Facciamo il punto sulla nuova astrofisica

Prima di iniziare questo riassuntino di poche pretese. ma che può comunque far riflettere e istigare a rileggere e a informarsi di più, vorrei fare due premesse.

La prima riguarda i cambiamenti dei concetti astrofisici. La scoperta degli attori e delle leggi dell’Universo non vanno avanti sempre con colpi da Nobel o da prime pagine dei giornali. Anzi, i veri cambiamenti avvengono lentamente, quasi di nascosto senza clamore o aiuto dei media. Già nel secolo scorso succedeva così.

Io stesso, che poi dovevo diventare un professionista dell’astrofisica, mi sono reso conto in ritardo che molto era cambiato e che non me ne ero nemmeno accorto. I crateri della Luna erano diventati crateri da impatto e non vulcani nel giro di pochi anni e di poche ricerche legate alle missioni lunari. Ricordo ancora quando si pensava che l’unico pianeta a possedere acqua era la Terra, regalando a Marte e ai suoi poli solo un po’ di ghiaccio secco di CO2. Quasi con stupore mi sono poi reso conto che il Sistema Solare esterno era un riserva d’acqua, praticamente infinita. Grazie ai Pioneer e ai Voyager, ovviamente, ma non solo. La tecnologia aiuta sempre nelle scoperte. Ne è l’essenza, ma senza una mente che sappia analizzare i dati freddi e ripetitivi delle sonde, si farebbe ben poco. L’ultima parte del novecento è stato l’anno dei satelliti e degli anelli e dei loro strabilianti giochi di prestigio. Ma anche le stelle e le galassie si sono avvicinate e hanno svelato sempre più i loro segreti. Si pensava quasi di avere finalmente un’idea chiara e risolutiva. Sappiamo benissimo che non è così e che non sarà mai così: per una cosa che si risolve se ne aprono dieci nuove e inspiegabili. Questo è il bello della Scienza e della mente umana (quella poca che è rimasta).

La seconda riguarda questo sito. Sono ormai sette anni che cerca di divulgare astronomia e astrofisica a tutti, indipendentemente dal titolo di studio e dal lavoro (quando c’è, ovviamente) che ingoia la maggior parte del tempo. Da quando ho cominciato a collaborare (5 anni, mi sembra…)  mi sono dedicato a seguire nei siti istituzionali, nelle riviste più serie, le nuove ricerche che uscivano a ritmo continuo e a volte fin troppo parossistico. Se non si pubblica non si fa carriera e a volte pur di fare uscire un articolo si sacrifica un’attenta rilettura o una conferma in più.

Mi sono quindi permesso di fare una selezione del tutto personale, scegliendo quelle che mi sembravano più serie, più attente e meno desiderose di fare solo uno “scoop”. Tuttavia, non è mai stata soltanto una serie slegata di notizie e di ipotesi. Ho sempre cercato di pubblicare riassunti di ricerche che avessero un legame con quelle precedenti e, se si scontravano apertamente, lo dicevo chiaramente. O almeno ho sempre provato a fare così. Ne è quindi uscita una carrellata che se riletta con un po’ di attenzione ci mostra un’evoluzione dell’astrofisica ben più grande di quanto non si possa pensare a prima vista. Non solo Nobel, ma, soprattutto, ricerche che lentamente hanno cambiato il modo di pensare e di leggere i risultati.

Ne vorrei fare una piccola sintesi, sicuramente non esaustiva, ma che spero faccia venire voglia di andare a rileggere alcuni articoli o cercare legami che erano passati senza lasciare il segno.

Potrei dire che il più grande cambiamento è stato quello legato ai sistemi planetari attorno a stelle che non siano il Sole. Sicuramente è vero e Kepler ci ha dato un aiuto enorme. Tuttavia, pensandoci bene, abbiamo solo accumulato dati in attesa di farne una sintesi veramente generale. Abbiamo visto che esistono pianeti giganti e pianeti terrestri, sia vicini che lontani. Possiamo concludere che i meccanismi di formazione e di migrazione dei pianeti non sono così semplici e monotoni come si pensava una volta. Tuttavia, le idee sono ancora poco chiare.

Vi sono ancora troppi effetti di selezione a favore dei giganti vicini. Forse la scoperta più innovativa riguarda proprio la conferma del meccanismo di accrescimento dei planetesimi e il contributo dell’instabilità nel gas del disco. Qualcosa già ipotizzato da molto tempo e che finalmente ha avuto una conferma forse decisiva. Io, però, preferisco mettere al primo posto il ruolo delle nane rosse (sapete che ho un debole per Rosetta). Nessuno pensava potessero ospitare pianeti simili alla Terra e invece, oggi, sembrano le culle più adatte. Queste stelle praticamente immortali sono probabilmente le mamme più affettuose e tenere con i loro figli. Mi lancio in un’estrapolazione? La vita attorno a una stella come il Sole sembra molto più rischiosa e dovuta a un caso fortunato se confrontata con quella  che possono offrire le ben più numerose Rosetta. Staremo a vedere.

Anche se non è ancora stata trovata un’altra Terra con acqua e vita biologica, è proprio la vita una delle novità maggiori degli ultimi anni. La famosa panspermia di Fred Hoyle, considerata poco più che una visione fantascientica, sta assumendo un ruolo fondamentale. No, non troveremo microbi o batteri che viaggiano ibernati per il Cosmo (almeno penso), ma sicuramente le astronavi naturali spaziali trasportano ben più che i mattoncini fondamentali per la vita. Il brodo primordiale terrestre perde di importanza e sembra che i composti organici che arrivano dall’esterno siano ben più complessi e raffinati di quelli ipotizzati pochi anni fa.

La faccenda mi ricorda molto il gioco del “lego”. Quando ero bambino, esistevano mattoncini bianchi per le mura e mattoncini rossi per i tetti. Con una scatola si poteva costruire ogni giorno un edificio diverso, bastava solo fantasia. L’arrivo dei lego ha cambiato drasticamente quel gioco così stimolante per la mente infantile. Con una scatola si poteva costruire una cosa soltanto. E’ chiarissima la motivazione economica della scelta. Una volta costruita una struttura, bisognava comprare una nuova scatola (stessa cosa è successa per il celebre “meccano”, ormai sparito dai giochi dei ragazzini).

La stessa cosa sta succedendo per i mattoncini della vita. Le stelle, oltre che di fabbricare gli elementi base, sono anche capaci, attraverso radiazioni e variazioni di temperatura, di predisporre insiemi di mattoni con caratteristiche già ben definite. Oltre non possono andare, ma lasciano il compito ai loro messaggeri, comete e asteroidi. Durante il loro viaggio verso i pianeti subiscono ulteriori modificazioni sempre più complesse e il colpo di grazia potrebbe essere dato dall’impatto finale, dove si recupera l’energia per la preparazione finale prebiotica. La Terra, o un altro pianeta, sarebbe solo una culla e non un’officina. Chissà…

Poche novità dagli altri pianeti del Sistema Solare, tantomeno da Marte verso cui sono stati mandati quattrini a volontà. Ben poco è cambiato nella visione del pianeta rosso rispetto alle idee del secolo scorso. Forse, però, siamo riusciti a inquinarlo e prima o poi la vita terrestre sarà trovata sul nostro vicino di casa. Nessuno vuole ancora ammetterlo, ma questo è stato un grande errore non previsto (o non voluto prevedere). Come ho già detto varie volte, era molto meglio studiare prima la vita extraterrestre della nostra Terra, nelle condizioni più estreme. Solo dopo si poteva andarla a cercare altrove. Speriamo che i guai siano limitati.

Grandi passi in avanti per gli oggetti estremi dell’Universo. I buchi neri ormai si “vedono” quasi direttamente, sia attraverso i loro effetti sulla materia esterna, sia per le perturbazioni gravitazionali. Non sono più un “mezzo” mistero, ma una realtà assodata e sempre più numerosa. Lo studio dei dischi di accrescimento ci ha permesso di conoscere abbastanza bene la loro vita nascosta, anche al di là dell’orizzonte degli eventi. Se ne trovano dappertutto. Non dimentichiamoci, poi, che ormai prendiamo come normalità il fatto che ogni galassia abbia un buco nero super massiccio al suo centro. Una normalità molto recente, basterebbe andare a leggere gli articoli di pochi decenni fa. E sappiamo anche come mangiano e come dormono questi motori giganteschi e sono anche nate le prime idee di come possano regolare la vita e la morte della loro galassia.

Le galassie. Quante cose si sanno oggi. Innanzitutto sono tante, molte di più di quanto si pensava fino a pochi anni fa. Ma, soprattutto, è la loro vita di società che si è mostrata pienamente nella sua frenetica attività. Esse si scontrano, si uniscono, si fanno i dispetti. In poche parole, interagiscono spesso e volentieri, dando luogo a forme fantastiche, ma anche il via alla formazione stellare.

Formazione stellare. E’ finito il tempo in cui una stella era visibile solo dopo aver lanciato il primo vagito nello spazio. Ora si studiano le uova e gli embrioni. Si sta arrivando anche alla fase del “concepimento”, quando l’unica cosa che esisteva erano rare e disperse molecole di idrogeno, sporcate da qualche traccia degli elementi creati dagli astri ormai scomparsi.  E non parliamo, poi, della vita di coppia. Quanto è intensa e quanto è complicata! Scambi di favore, urla, gesti di affetto estremo e mille altre cose. Stelle che sembravano finite sono tornate in vita regalando informazioni inaspettate sulla materia di cui sono composte nelle fasi post-mortem. Le stelle di neutroni, le pulsar, le magnetar, non sono più il luogo dei piccoli omini verdi. Sono oggetti in cui la materia c’insegna in quanti stati può trasformarsi. Se leggete le ultime idee a riguardo vi accorgete che sembrano pura fantascienza rispetto a quelle di pochi decenni fa.

Su tutto e tutti continua ad aleggiare lo spirito immortale di Einstein. No, non ha risolto tutto (la meccanica quantistica e la fisica relativistica subiscono ancora tante incomprensioni), ma tutto ciò che ha predetto continua a essere confermato, anche a livelli veramente estremi. Una sua ipotesi teorica è addirittura diventata una tecnica osservativa di uso comune: la lente gravitazionale. Ormai si cercano ammassi galattici, ma anche stelle qualsiasi per vedere cosa ci sta dietro. Un obiettivo fantastico in grado di ingrandire veramente l’oggetto in studio, che non si potrebbe vedrebbe. Un telescopio naturale che studia proprio l’invisibile e che ha permesso di sfiorare l’Universo dell’era oscura. E i progetti sono sempre più ambiziosi, spostandosi nel fenomeno del microlensing.

Sì, è vero. Senza la tecnologia umana sempre più sensibile e sofisticata certe osservazioni non potevano essere fatte. Tuttavia, ricordiamoci sempre che un telescopio può essere usato in tanti modi e solo uno è quello giusto. Il gattino di Ila insegna… La tecnologia… più avanti della fantasia più sfrenata. Non tanto Hubble, capace di emozionare e di appagare gli occhi, ma -soprattutto- i “mediani” Chandra, Herschel, NuSTAR, Spitzer, ALMA, VLT, ecc., ecc. Occhiali che scrutano nelle lunghezze d’onda proibite. Non è nato solo il rumore di fondo cosmico nelle microonde (ormai celebre e VIP indiscusso dell’astrofisica e della cosmologia), ma anche quello infrarosso e X. Presto ci sarà anche quello gamma e saremo veramente in mezzo alla fase oscura e vedremo come sono nate le prime stelle e le prime galassie. Quante meraviglie e scoperte inattese ci aspettano!

Ci stiamo avvicinando a un’uguaglianza fondamentale, fino a pochi decenni fa impensabile: universo osservato = universo osservabile. In altre parole, stiamo per veder tutto ciò che si può vedere e forse anche qualcosa di più.

Alcuni misteri sono rimasti tali, come la materia e l’energia oscura. Le teorie troppo esotiche sono, secondo me, destinate a frantumarsi. Tuttavia, non disperiamo. Ultimamente sono stati tentati approcci basati sulla semplicità e questo è già un ottimo punto di partenza. Dopo il bosone di Higgs verrà alla luce anche il fermione di Majorana, che potrebbe realmente fare splendere anche la materia oscura. Forse non altro che materia come quella normale, capace però di interagire poco con il resto. Un po’ come lo stesso Majorana, che preferì sparire per non subire lo stress di scoperte inarrestabili e di una fama mediatica troppo intensa. L’energia oscura ha già preso un Nobel prima di essere confermata. Forse aveva ancora una volta ragione Einstein anche quando sbagliava? Chissà… con maggiore umiltà scientifica si risolverà presto anche questo mistero cosmico, ne sono sicuro. Così come non manca molto a sentire le prime onde gravitazionali: Einstein avrà ragione anche in questo caso.

Ci sarebbe da parlare per ore. Mi limito a un paio di casi particolari, apparentemente secondari. Il limite di Eddington sembrava porre un limite superiore alla massa stellare. 100 masse solari, al massimo 150. E invece i mostri da 300 masse solari ci sono e come, alla faccia delle teorie. Sì, sono molto instabili, ma intanto possono produrre effetti sensazionali. Le osservazioni stanno precedendo anche le più azzardate ipotesi. E che dire delle vagabonde blu? La fontana della giovinezza in un ammasso stellare. Che meraviglia!

Fermiamoci qui, anche se pensandoci troveremmo mille altre novità, ormai consolidate quasi senza accorgersene. Anzi, qualcuno mi aiuti a farlo, spulciando nell’archivio e legando tra loro notizie solo apparentemente lontane tra loro.

Mi sono accorto anche di un’altra cosa: ho trovato ottimismo pensando al futuro della Scienza. Sembra un controsenso, proprio quando il denaro prende, sempre più, strade criminali e insignificanti. Eppure, la mente umana DEVE e PUO’ essere più forte del denaro, carta straccia, ridicola rispetto ai nostri neuroni e ai nostri protoni (vero Francesca?).

Tanti auguri Astronomia.com e miliardi di questi giorni (eh sì, noi usiamo il metro cosmico…).