Viaggio nel Dna dell'universoLe nuove frontiere dell'astrofisica presentate da Duccio Macchetto, direttore del
telescopio Hubble
Con la costruzione di telescopi sempre più potenti potremo scrutare le origini
materiali del cosmo. Oggi sono tre i grandi occhi che scrutano le stelle più antiche e
le galassie. Entro il 2009 sarà pronto anche quello realizzato da Nasa ed Esa
Nei prossimi vent'anni sapremo meglio come la vita evolve a livello molecolare e si organizza
nell'ecosistema |
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L'astronomia è una delle scienze più accessibili al grande pubblico, perché catturando
l'immaginazione ed il senso di meraviglia di tutti con i suoi risultati osservativi cerca anche la
risposta a certe domande fondamentali che gli esseri umani si sono sempre poste: qual è
l'origine dell'universo e quale sarà la sua futura evoluzione? Vi è stato un inizio dell'universo e,
in questo caso, che cosa c'era «prima»? Cosa sappiamo veramente del nostro universo, e
come siamo arrivati a questa conoscenza?
L'astronomia è una scienza diversa dalle altre scienze perchè gli astronomi possono misurare
e osservare, ma non possono fare esperimenti o modificare le cose che osservano; le stelle e
galassie sono troppo distanti perché si possa pensare di arrivarci! Per questo motivo, lungo
tutta la storia dell'astronomia, l'osservazione è stata fondamentale per fare dei progressi e ha
portato alla scoperta del telescopio e alla costruzione di telescopi sempre più grandi e
potenti.
Una parte fondamentale del progresso delle nostre ricerche è dovuta allo sviluppo che si è
avuto nelle ricerche spaziali negli ultimi 20-30 anni. Queste hanno permesso la costruzione di
sempre più evoluti e complessi telescopi astronomici che, operando al di fuori dell'atmosfera
terrestre, osservano gli oggetti celesti nelle diverse lunghezze d'onda che sono assorbite dalla
nostra atmosfera. Ma queste diverse onde luminose, che vanno dai raggi Gamma e raggi X
passando dall'ultravioletto, al visuale, all'infrarosso, al millimetrico, fino alle onde radio,
rivelano in ciascuna banda le diverse caratteristiche fisiche che sono alla base degli oggetti
celesti. Se non avessimo accesso all'informazione che ci proviene da tutto lo spettro
energetico, avremmo una idea molto limitata e distorta di fenomeni come l'evoluzione globale
dell'universo, la costruzione delle prime galassie, la formazione dei buchi neri supermassivi al
centro delle galassie.
Grazie a potenti strumenti di osservazione nello spazio, quali il telescopio americano-europeo
Hubble, o il telescopi di raggi X Chandra (Nasa) e Xmm/Newton (Esa) e grazie anche allo
sviluppo di grandi telescopi ottici a terra quali il Vlt (Very Large Telescope) dell'Eso, alla fine
del XX secolo siamo giunti a una tappa molto importante nella nostra comprensione
dell'universo, del quale possiamo ora intravedere la struttura su grande scala. Questo è stato
il risultato del lavoro di centinaia di astronomi, fisici e ingegneri, che costruendo ed usando
telescopi con diverse tecnologie ci permettono di raccogliere e di studiare la luce che
proviene dai punti più remoti del cosmo.
Ma spesso la struttura che l'universo ci presenta non corrisponde a ciò che ci aspettiamo, ed
è appunto questo che affascina sia gli scienziati che il grande pubblico. Nei prossimi 10-20
anni l'astrofisica spaziale farà grandissimi progressi grazie ai nuovi e ancora più potenti
telescopi che stiamo disegnando. Ad esempio il Next Generation Space Telescope (Ngst),
un telescopio di 6-7 metri di diametro che sarà costruito in collaborazione tra la Nasa e l'Esa
e che sarà lanciato nel 2009.
Quali sono le nuove domande che ci poniamo e alle quali vogliamo trovare risposta con
questo e altri telescopi spaziali? Questo progetto si pone al centro di quella che noi
chiamiamo la ricerca delle «origini»; cioè l'origine dell'universo, l'origine delle galassie e delle
stelle che le formano e anche l'origine della vita stessa. Il programma del Ngst sarà quello di
osservare le prime stelle e galassie che si sono formate nell'universo e con queste osservazioni
studiare la forma e l'architettura dell'universo, esaminare come le galassie evolvono nel tempo
e capire come le stelle e i pianeti si formano e interagiscono tra loro. Vogliamo anche capire
come l'universo è arrivato ad avere la composizione chimica attuale, senza la quale
mancherebbe il materiale di base per dare origine alla vita.
Vogliamo poi cercare la soluzione di un mistero che dura ormai da troppi anni; l'universo
sembra essere composto per la maggior parte di materia che noi chiamiamo oscura perchè
non produce luce (come fanno invece le stelle). Abbiamo parecchie teorie sulla composizione
di quello che costituisce almeno il 90% della materia dell'universo ma purtroppo le
osservazioni attuali non sembrano favorire nessuna di queste ipotesi. Nei prossimi 20 anni
dovremo poter risolvere anche questo problema che ha straordinaria importanza, sia per
definire la futura evoluzione dell'universo, sia per chiarire quali tra le diverse possibili versioni
del Big Bang che diede origine all'universo è quella corretta.
La risposta a queste domande richiede osservazioni di oggetti che si sono formati nei
primissimi tempi dell'universo, e la cui radiazione è spostata verso lunghezze d'onda che
cadono nell'infrarosso data la velocità di espansione dell'universo stesso. Il Ngst sarà
costruito appunto per osservare quelle frequenze e potrà vedere oggetti 400 volte più deboli
di quelli che si possono vedere con i più grossi telescopi dalla Terra.
Un altro campo nel quale prevedo un'enorme espansione di interesse sia a livello scientifico
che a livello del grande pubblico è l'astrobiologia che unisce i biologi e gli astronomi nella
grande ricerca degli origini della vita. Più specificamente, nei prossimi 20 anni dovremo
essere in grado di dare risposte almeno parziali a domande fondamentali quali: come
incomincia ed evolve la vita? esiste la vita altrove nell'universo? quale sarà il futuro della vita
sulla nostra Terra e altrove?
Uno schema di attacco a questi problemi deve per forza incominciare dallo studio dell'origine
della vita sulla Terra, determinare i principii responsabili dell'organizzazione della materia in
sistemi che hanno vita, esplorare come la vita evolve a livello molecolare, di microorganismo
e di ecosistema, determinare i processi che hanno portato alla formazione della biosfera
terrestre e la sua evoluzione sulla Terra. Per poter rispondere alla domanda se la vita esiste
altrove nell'universo, dobbiamo sapere quali sono i limiti fisici entro i quali la vita può esistere
e sopravvivere, e cercare pianeti simili al nostro, determinare quali sono le condizioni che
rendono un pianeta abitabile e quante probabilità ha l'ipotesi che questi pianeti esistano nella
nostra galassia e nell'universo. Dobbiamo poi saper riconoscere le caratteristiche della vita, e
misurarle a distanza su altri pianeti. Per incominciare, potremo studiare e addirittura misurare
queste possibilità nei pianeti e satelliti del nostro sistema solare con l'esplorazione di Marte,
Europa, Ganimede, eccetera. Alla fine dovremo capire come i diversi ecosistemi rispondano
ai cambiamenti prodotti dalla vita stessa. Sulla nostra Terra possiamo già vedere il risultato
del riscaldamento globale prodotto dagli esseri umani; dobbiamo capire come il nostro e altri
pianeti rispondono a lungo termine a questi mutamenti del loro ecosistema.
Il programma di studio e lavoro che ho descritto vede l'astronomia al centro di una nuova
disciplina e metodologia che ci porterà a poter affrontare interrogativi importanti dal punto di
vista scientifico e filosofico, che hanno anche importanti conseguenze e ripercussioni nella
nostra vita di tutti i giorni e per il nostro futuro di esseri umani su questa Terra. | 
