Astronomia, spazio e tempo

Una volta che avrai finito di leggere il libro capirai perché la frase “siamo polvere di stelle” non è poi così lontana dalla realtà. Scritto da un gruppo di astrofisici, questo libro sulle stelle ti porta alla scoperta dei segreti dell’universo facendoti poi viaggiare fino ai confini del cosmo. Spesso considerata una materia difficile da masticare, l’astrofisica è qui spiegata fin dalle sue basi utilizzando un linguaggio rigoroso ma di facile comprensione, rendendo il volume alla portata di tutti, neofiti e appassionati del tema.

Lo spazio è per noi tutto quello che c’è al di là dell’atmosfera terrestre. Ma c’è spazio e spazio. Esiste la familiare orbita terrestre che ormai frequentiamo con una certa continuità da sessant’anni circa e dove abbiamo costruito alcuni presidi umani stabili: le stazioni spaziali. Ma stiamo parlando di 400 km dalla superficie terrestre, la stessa distanza che, in orizzontale, divide Milano da Trieste.

Un fisico teorico del CERN di Ginevra torna in treno da un convegno, gli occhi fissi su un articolo di cosmologia quantistica. All’improvviso, la voce di una bambina interrompe le sue riflessioni. “Cosa stai leggendo?” “È la storia dell’universo.” “Se racconta tutta la storia dell’universo, parla anche di me?” Da questa domanda, e dall’urgenza di spiegare la storia del cosmo e delle teorie che lo descrivono, prende avvio questo libro: un viaggio attraverso l’evoluzione dell’universo che si snoda tra relatività generale e costante cosmologica, meccanica quantistica e geometrie non euclidee, principio di indeterminazione di Heisenberg e multiverso. Gian Francesco Giudice – direttore del Dipartimento di Fisica Teorica del CERN – ripercorre il dibattito che ha animato fisici e astronomi di fronte all’ipotesi e poi alla conferma del Big Bang: non l’“Inizio di Tutto”, l’ipotizzato evento all’origine dello spazio-tempo a cui spesso si collega questa espressione, ma il fenomeno fisico ormai assodato che segna l’avvento del cosmo descrivibile dalle leggi fisiche conosciute, “l’istante iniziale di una zuppa calda che contiene tutti gli ingredienti dell’odierno universo”. Una parabola affascinante e stimolante, che affronta concetti complessi con la fluidità del racconto e ci permette di comprendere meglio l’universo attorno a noi.

Quando, nell'ottobre 2017, i telescopi dell'osservatorio delle Hawaii intercettarono un oggetto interstellare mentre attraversava il nostro sistema solare, l'ipotesi che si trattasse di un manufatto extraterrestre suscitò le perplessità di gran parte della comunità scientifica. Eppure, la probabilità che 'Oumuamua, l'«esploratore» - così venne battezzato l'oggetto sconosciuto -, fosse il prodotto di una più evoluta tecnologia aliena rimane elevata. Negli ultimi anni, le prove della presenza di forme di vita e di civiltà extraterrestri, e del loro interesse nei nostri confronti, sono aumentate e nel 2022 il governo degli Stati Uniti ha ammesso la possibilità di fenomeni aerei non identificati, mobilitando risorse e finanziamenti al fine di confermarne l'esistenza. Ma cosa succederà quando le evidenze raccolte si riveleranno inconfutabili? Per Avi Loeb, direttore del dipartimento di astronomia alla Harvard University, quel momento non è affatto lontano. I nostri «vicini cosmici» stanno bussando alla porta e dovremo essere pronti ad accoglierli. Perché da questo dipenderà il futuro della specie umana. Sappiamo infatti che un giorno il Sole si espanderà distruggendo la Terra. E sappiamo anche che le guerre, le epidemie, i cambiamenti climatici, il progressivo degrado della «biglia blu» che ci ospita rappresentano per noi una concreta minaccia esistenziale. L'umanità si trova quindi di fronte a un bivio: estinguersi oppure avventurarsi tra le stelle, verso altri pianeti e oltre il sistema solare. A quel punto, l'incontro con una civiltà molto più progredita della nostra sarà inevitabile. Combinando scienza, fisica e filosofia, Avi Loeb ci mostra come, ancora una volta, la nostra sopravvivenza dipenderà dalla nostra capacità di affidarci alla scienza, perché il futuro è là dove noi umani vorremo spingerci, là dove le attuali e future conoscenze ci consentiranno di arrivare.

"L’universo che sussurra" ci spinge a confrontarci attraverso la scienza con la domanda che ha da sempre attanagliato scrittori e artisti, astronomi e persone comuni: siamo soli nel cosmo? Un viaggio nei meandri dell’astrobiologia fino al limite del possibile, guidati dalle voci e dalle storie di chi ogni giorno scruta il cielo in cerca di qualcosa in più di un silenzioso buio. Quando ci si addentra nella struttura dell’universo e ci si perde tra le sue meraviglie, gridare al prodigio è inevitabile. Pensiamo all’infinità di stelle e satelliti, alla diversità degli esseri che popolano il nostro pianeta, al perfetto meccanismo del DNA che regola miliardi di cellule. Non è un caso che di fronte a tutto ciò alcuni studiosi abbiano deciso di concentrare la loro attenzione proprio sullo spazio profondo e sulle potenziali tracce di entità extraterrestri. In queste pagine Sabrina Mugnos ci racconta dei suoi incontri con questi scienziati e ricercatori che indagano l’esistenza di «altre» forme di vita: dalle pionieristiche osservazioni dell’astronomo Frank Drake allo stupefacente segnale «Wow!» captato da Jerry R. Ehman; da chi studia i misteriosi Riftia pachyptila negli abissi oceanici a chi analizza gli esopianeti di Proxima Centauri; dalla Stazione radioastronomica di Medicina all’imponente Sardinia Radio Telescope di San Basilio, in provincia di Cagliari. Un’avventura nel regno del possibile che è anche un invito allo stupore: a tornare ad alzare lo sguardo al cielo e oltre; a sfidare i limiti che ci circondano, in questa porzione di galassia che abitiamo.

Nathalie A. Cabrol ha dedicato la propria esistenza allo studio di possibili forme di vita al di fuori del nostro pianeta. Dalle vette delle Ande, dove gli organismi resistono a condizioni estreme, fino agli oceani nascosti su altri corpi celesti, il suo viaggio autobiografico nella galassia è un racconto dell’età dell’oro dell’astrobiologia, la nostra: nel 1992 si osservavano i primi due esopianeti, oggi ne contiamo 5200. Per Cabrol non siamo mai stati così vicini a rispondere alla domanda “siamo soli nell’universo?”: ogni giorno scopriamo nuove possibilità di vita extraterrestre, e del resto, come diceva il suo maestro Carl Sagan, il contrario sarebbe «un terribile spreco di spazio». È sorprendente essere «allo stesso tempo l’esperimento e lo sperimentatore, la vita che si interroga sulla sua origine», ma è ricordando la propria essenza biologica che l’umanità può tornare a vedere l’ambiente che la ospita. “L’alba di nuovi orizzonti” è un esercizio a guardarsi da fuori, come gli astronauti che contemplano la Terra dallo spazio, «affinché la nostra epoca sia ricordata come quella in cui gli esseri umani divennero finalmente dei cittadini planetari».

Gli atomi sono insondabilmente piccoli. Ne servono quindici milioni di trilioni per formare un singolo seme di papavero. E sono fatti per lo più di nulla: oltre il 99,9999999999995% del loro spazio è, infatti, vuoto. Eppure gli scienziati hanno imparato a contare con precisione queste schegge di quasi nulla e a scrutare i loro stati interni. Osservandoli così da vicino, abbiamo imparato che gli atomi, grazie alle loro firme inimitabili e ai loro imperturbabili orologi interni, sono piccoli archivi che custodiscono i segreti del passato. David J. Helfand ricostruisce la storia dell'universo, fino al suo primo microsecondo 13,8 miliardi di anni fa, con l'aiuto degli atomi. Mostra come, utilizzando rivelatori e reattori, microscopi e telescopi, possiamo decodificare le storie raccontate da queste particelle infinitesimali, rispondendo a domande come: "Un codice medievale miniato è vero o contraffatto? Come si è diffusa la coltivazione del mais dagli altopiani del Messico centrale al New England? Com'era il clima sulla Terra prima della comparsa dell'uomo? Dove possiamo trovare indizi per identificare la causa della scomparsa dei dinosauri? Quando si sono formati il nostro pianeta e il Sistema Solare?". Introduzione vivace e coinvolgente agli elementi costitutivi di tutto ciò che conosciamo, Le lancette dell'universo dimostra il potere della scienza nello svelare i misteri di tempi e luoghi irraggiungibili.

“Poco prima della sua morte, Hawking mi disse che era tempo di scrivere un nuovo libro. È quello che avete tra le mani.” Com’è stato possibile che le leggi cosmiche abbiano plasmato un universo dotato proprio delle caratteristiche necessarie per lo sviluppo della vita come la conosciamo? È questo l’interrogativo posto dal cosiddetto «principio antropico», forse la domanda più impegnativa a cui Stephen Hawking ha cercato di rispondere, lavorando per più di vent’anni con il suo collaboratore più stretto – Thomas Hertog – alla definizione di una nuova teoria del cosmo capace di offrire una risposta. Oggi Thomas Hertog è pronto a condividere con noi il risultato di tali ricerche, grazie alle quali lui e Hawking hanno individuato un livello di evoluzione cosmologica più profondo, in cui le stesse leggi fisiche si trasformano. Una scoperta che li ha portati a un’idea rivoluzionaria: quelle leggi non sono scolpite nella pietra, ma sono nate e si sono sviluppate assieme all’universo cui stavano dando forma. Sull’origine del tempo ci offre una visione nuova e sorprendente della nascita dell’universo, capace di incidere nel profondo sul modo in cui pensiamo al nostro posto nel cosmo, e che potrebbe rivelarsi la più grande eredità scientifica lasciataci da Hawking.

Il giorno in cui Galileo puntò il telescopio al cielo, la luce, «messaggera delle stelle», rivelò all’umanità centinaia di astri mai visti prima. Da allora, grazie a strumenti via via più sofisticati, colori sempre nuovi e invisibili a occhio nudo hanno dato forma alle meraviglie nascoste dell’Universo. Finché, con la scoperta dei raggi cosmici, ha avuto inizio una delle imprese intellettuali più emozionanti della storia della scienza. Queste particelle ad altissima energia segnalano la presenza di enormi acceleratori all’opera nello spazio: resti di supernove e buchi neri supermassicci, fenomeni tra i più violenti nell’Universo. I raggi cosmici sono attualmente al centro di una vera rivoluzione: osservati simultaneamente a neutrini e onde gravitazionali, hanno aperto il campo all’astrofisica multimessaggero, la prodigiosa scienza del XXI secolo che ha ristabilito – per la prima volta dopo Newton – l’unità tra fisica e astronomia. Attraverso un’esposizione rigorosa e appassionata, Alessandro De Angelis ripercorre la storia di questa impresa straordinaria che ha già messo piede nel futuro. Prefazione di Francis Halzen.

Un’osservazione accurata dell’universo, un percorso che parte dalla vista a occhio nudo e arriva fino ai radiotelescopi passando dai telescopi ottici. Il progressivo avanzare della tecnologia ha permesso l’utilizzo di apparati a raggi ultravioletti, X e gamma, fino al ricorso alle microonde per giungere infine agli strumenti che studiano l’universo intercettando particelle sfuggenti (i neutrini) o percependo increspature nello spazio provocate da eventi di inimmaginabile energia, come fusioni tra buchi neri o stelle di neutroni. Questa edizione aggiornata presenta una parte dedicata alle più recenti scoperte effettuate grazie al James Webb Space Telescope e alle spettacolari fotografie che questo straordinario telescopio spaziale ha catturato, riuscendo tra l’altro a individuare il buco nero più antico mai osservato sino ad ora.

Come sarebbe viaggiare davvero nell'universo? Essere proprio lì, fisicamente? Ad esempio, come ci apparirebbero gli anelli di Saturno se fossimo su un'astronave, a pochi chilometri da loro? Cosa ci succederebbe se cadessimo in un buco nero, cosa vedremmo davanti ai nostri occhi (presumibilmente per l'ultima volta)? Con un misto di scienza d'avanguardia e fantascienza ben congeniata, Philip Plait descrive quali sensazioni proveremmo se potessimo essere testimoni diretti di una visita nello spazio. Ogni luogo viene descritto da un punto di vista soggettivo, mostrando al visitatore spaziale il probabile aspetto di pianeti lontani, come fosse lì, a viverli in prima persona. I luoghi scelti da Plait per questa visita spaziale sono la Luna, Marte, un asteroide, Saturno, Plutone, una stella nana rossa, una stella binaria, un ammasso globulare, una nebulosa e un buco nero. La dimensione fantastica (ma ben ancorata ai dati scientifici più aggiornati) ovviamente aumenta man mano che ci si allontana dalla Terra. Mentre per la Luna abbiamo un'idea piuttosto precisa di cosa ci aspetterebbe se davvero potessimo fare una visita turistica (in fondo ci siamo stati), e per Marte possiamo ricavare dati e immagini dagli strumenti che abbiamo paracadutato sulla sua superficie, per gli oggetti successivi le cose si fanno via via più sfumate, soprattutto oltre i limiti del Sistema solare. Ma non ci mancano comunque i dati su cui fare le nostre congetture in maniera accurata. Alla fine di questa lettura la sensazione è che abbiamo imparato molto di come sia fatto l'Universo, ma lo abbiamo fatto viaggiando e divertendoci.