Una alla volta per carità!

Un paio di commenti, certamente non banali, di Giuseppe e Vito mi hanno fatto pensare ad una possibile situazione apparentemente assurda, che reputo comunque interessante analizzare e spiegare nel modo più semplice possibile (almeno spero…). In ogni modo male non fa!

Il nostro caro amico Giuseppe, facendo una domanda sull’età delle galassie, ha volontariamente o involontariamente “toccato” un problemino che a qualcuno, magari a molti, potrebbe non sembrare così banale (vedi i primi commenti all’articolo da giovani si fanno più figli). La cosa si è poi in qualche modo accentuata con la risposta di Vito. Sintetizzando, Giuseppe ha sollevato (tra le righe…) il seguente dubbio: “Potrei vedere nello stesso momento la stessa galassia quando era giovane e quando era più vecchia?” In altre parole: “Io oggi vedo una galassia molto antica in un certo punto del cielo. Nel frattempo però lei si è mossa e magari si è avvicinata. Ma se è più vicina potrei vedere la sua luce arrivare nuovamente oggi, ma proveniente da un’altra direzione? E’ possibile questa assurdità?”. La risposta è semplicissima: “NO. Per farlo dovrebbe viaggiare più veloce della luce”. Non ci sarebbe bisogno di dire altro e per molti di voi sarebbe più che sufficiente.

Tuttavia, parecchi lettori sono alle prime armi ed allora, anche a costo di essere preso per pedante o limitato, preferisco affrontare il problemino analizzandolo più a fondo, cercando di descriverlo in maniera estremamente elementare. Per far ciò, sarò costretto a tralasciare alcune cose e commettere alcuni errori (non importanti però per quello che voglio dimostrare). Spero di fare comunque una cosa che possa interessare parecchi. Anche perché, per chi vuole approfondire, il modo con cui descriverò la faccenda (la figura che segue, soprattutto) può aiutare in fretta ad inserire nello schema l’espansione dell’universo e gli effetti che può comportare.

Immaginiamo che l’Universo stia su un piano

Immaginiamo che l’Universo sia su un piano

Semplifichiamo allora il problema, immaginando che l’universo stia su un piano (quello della figura). Noi stiamo osservando oggi, al tempo t0 e ci troviamo in 0 (apparentemente ci sentiamo al centro di tutto, come è giusto che sia). Ogni circonferenza avente centro 0 rappresenta il luogo degli oggetti che stanno ad una certa distanza da noi. Dato che la velocità della luce è una costante, la luce degli oggetti che stanno su una stessa circonferenza e che vediamo all’istante t0, DEVE essere partita allo stesso istante t.

Consideriamo, ad esempio, la circonferenza blu, quella più vicina. Essa sta ad una distanza pari a (t0 – t3) anni luce da noi e la luce di tutti gli oggetti di tale circonferenza che stiamo vedendo DEVE essere partita all’istante t3. Lo stesso discorso vale per la circonferenza che ha emesso la luce nell’istante t2 < t3 < t0 e per quella che la ha emessa in t1

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35 Commenti

  1. Di sicuro più bello.. 😀 Una domanda io l’avrei… la velocità della luce è costante, ma lo è per tutti i componenti di colori che compongono la luce ? ossia c’è un colore che arriverebbe un attimo prima di tutti gli altri ? … grazie per la risposta ciao.

  2. ci ho messo un pò per capirlo ma alla fine ho capito..speriamo che non mi prendiate a pedate :mrgreen:

  3. di certo se fosse vero vedere l’evoluzione di una galassia, tutto l’universo sarebbe una finzione nel senso quello che in realtà vediamo non sono 100 miliardi digalassie distinte ma 100 miliardi di immagini della via lattea in 100 miliardi di istanti del tempo dell’universo :mrgreen:

    ora mi cacciate dal sito vero :mrgreen:

  4. @Giuseppe,
    no, non ti cacciamo di certo!! La tua immagine fantasiosa mi ha dato lo spunto per un possibile raccontino di fantascienza… E’ molto suggestivo!! Continua purè così 😉

  5. @mauro,
    in realtà non è giusto dire che una arriva prima dell’altra. Le varie lunghezze d’onda sono legate alla velocità della luce dalla relazione

    c=LOxF

    dove c è la velocità della luce, LO la lunghezza d’onda e F la frequenza, ossia il numero di picchi d’onda in un certo tempo. c deve restare costante ed allora se aumentiamo LO dobbiamo diminuire F.

  6. Enzo prima di tutto sono io che dovrei ringraziarti. E un piacere commentare su astronomia.com, soprattutto perchè si interagisce con Persone piacevoli come voi!
    L’articolo ha reso più nitide le nozioni apprese fino ad ora.
    Quindi colgo un’ occasione (perchè forse i ragionamenti alla base sono li stessi) per esporti un ragionamento che ho iniziato a frullare da quando (non so se ricordi) parlammo delle velocità periferiche delle galassie, troppo alte per la massa della galassia stessa.
    il ragionamento è questo: noi di una galassia lontana 13 mld di A.L. da noi riusciamo a rilevarne la luce (emessa a suo tempo). Se gli esperimenti sul rilevamento delle onde gravitazionali avranno seguito, si avrà la conferma che anche la forza di gravità si trasmette alla velocità della luce. quindi noi risentiamo della galassia a 13 mld di anni luce da noi come se appunto fosse ancora a quella distanza.
    Possiamo applicare questo ragionamento anche “localmente”(si fa per dire) alla nostra galassia? e quindi ti chiedo, a che conclusioni possiamo giungere?
    è difficile chiaramente parlare di queste cosa da parte mia, perchè non ho dati sufficienti per capire se quel che dico è scontato o meno, ma una cosa del genere sui moti a grandi distanze (anche galattiche) qualche effetto dovrà averlo!
    Forse nella mia testa tutto appare più complicato di quanto poi nella realtà non sia, ma pensare in quest’ottica (nel senso che la gravità presuppone una azione, ma anche una reazione tra due o più corpi) mi disorienta un attimino.
    saluti!!!

  7. bello e intrigante questo articolo! fa riflettere come delle cose che noi diamo per scontate non lo siano poi tanto.
    aspetto di conoscere la risposta all’interessante domanda di vito 😉
    grazie enzo 😀

  8. @Vito,
    non so se ho capito molto bene dove vuoi arrivare. Mi sorge però il dubbio (fermami se sbaglio…) che tu stia confondendo onde gravitazionali e gravitoni… Le onde gravitazionali si producono solo in eventi di eccezionale intensità (formazione di galassie, nascita di stelle a neutroni, collasso di stelle doppie, ecc.), ossia in tutti quei fenomeni che presentino masse enormi accelerate. Non è ancora del tutto chiaro come si possano originare, anche perchè mai sono state misurate direttamente, a causa della loro debolissima intensità. I gravitoni invece sarebbero le particelle elementari che dovrebbero trasmettere la forza di gravità. Sono però completamente ipotetici e svolgerebbero un lavoro simile a quello dei fotoni nell’elettromagnetismo.
    A quale ti riferisci? E cosa intendi esattamente con: “applicare il ragionamento localmente”? Cercherò di aiutarti come posso….(se riesco…) 😉

  9. Sai, enzo, in questo articolo si nota una cosa che mi piace di te. Non parlo tanto del contenuto (quindi scusate “l’off topic”), ma di come citi negli articoli le persone che commentano e con cui dialoghi. Altri articolisti e blogger in altri siti, magari pescano idee per un articolo dai commenti dei lettori e fanno cadere semplicemente tutto dall’alto, invece qui è tutto un bel dialogo 🙂 Pensa che stavo per scriverlo prima ancora di arrivare in fondo all’articolo, perciò non posso che dire: non so se è il sito più bello del mondo, perché è soggettivo, ma sicuramente è il mio preferito come persone 🙂

  10. grazie n.b. !!
    E’ il miglior complimento che potevi fare a me ed al sito!! 😛 😛 😛

  11. @enzo
    perdonatemi per l’imprecisione, ho capito solo ora la differenza tra onda gravitazionale e gravitone.
    Nella mia testa queste due nozioni prendevano identico significato, ma ho capito che non è così.
    In questo senso quindi intendevo parlare del gravitone!
    Il mio discorso quindi potrebbe riassumersi in questa domanda:durante la rotazione della nostra galassia, la forza di gravità che tiene “unita”la massa si propaga fino alle stelle periferiche della stessa. il fatto che questa stessa forza si propaghi alla velocità della luce (e quindi non istantaneamente) cosa comporta?come scrivevo prima ho delle difficoltà a pensare al principio di azione-reazione tra 2 o più particelle soggette al mutuo scambio di forze di gravità che non siano istantanee!
    Da barbaro quale sono potrei dire volutamente una castroneria, proprio per far capire la ragione della mia confusione:
    dati di fatto: le periferie della via lattea sono troppo veloci
    conclusione sciocchina: potrei pensare che sono tanto veloci(le periferie) proprio perchè oggi risentono di un’attrazione proveniente dal centro della galassia che ieri esisteva, ma non più adesso(proprio in virtù del fatto che la galassia ha un diametro di 80000 anni luce!)
    Ma questa chiaramente è un’idiozia, non si può perdere tanta massa alla velocità della luce. e allora mi domando: non è che la F di gravità prenda altre forme rispetto a quelle consuete proprio perchè la velocità di propagazione della F di gravità è limitata?
    Come si modifica il moto di una stella (anche il sole) intorno al centro della Galassia, se per poterlo analizzare (il moto) mi affidassi alle leggi di keplero e Newton, senza considerare la velocità limitata della propagazione della F di gravità del centro di massa della galassia?è una banalità chiedersi una cosa del genere? c’è una via interpretativa più semplice?
    per “locale” intendevo una regione di spazio relativamente vicina a noi, caso da mettere a paragone con quello di una galassia lontana da noi 13 mld di anni luce, sempre sulle stesse considerazioni ((velocità di iterazione limitata)avrei dovuto specificarlo chiedo scusa)
    grazie enzo, un saluto a tutti!

  12. @Vito,
    non è certo facile risponderti, ma ci proverò…
    Dunque, i gravitoni sarebbero come i fotoni nel senso che nel vuoto viaggiano a velocità della luce. Entrambi hanno raggio d’azione infinito, ma i fotoni sono sia attrattivi che repulsivi e quindi la loro forza tende a scemare incontrando masse neutre (ma questo è un altro discorso…), mentre i gravitoni sono sempre attrattivi. Questo fa sì che essi non trovino impedimenti. La loro forza a livello microscopico è minore, ma diventa preponderante a grandissima distanza. però così come noi vediamo sempre un oggetto posto a grande diatanza, così la gravità agisce sempre tra massse poste a grande distanza. Cerchiamo di partire dall’inizio: si forma una galassia. questa immediatamente risente della gravità che la circonda. Ovviamente parte dei gravitoni arriva prima e parte dopo, a seconda della distanza del corpo che crea. E’ come per la luce. Se una galassia scompare oggi, non subiremo più la sua gravità solo dopo che i gravitoni smetteranno di giungere fino a noi. Tale e quale alla luce. Sono diversi solo gli effetti.
    In questo senso potresti anche avere ragione tu, quando dici che la periferia non risente più dell’attrazione di qualcosa che non c’è più…Ma, attenzione che noi vediamo la periferia com’era tanto tempo fa, similarmente a come vediamo il centro. Bisognerebbe vedere chi è più vecchio apparentemente. E le altre galassie? Sono molto più vecchie e dovrebbero risentire di condizioni antiche, quando quel qualcosa di cui tu dici c’era ancora. eppure anche loro mostrano movimenti anomali, come le zone periferiche. Direi che la tua ipotesi non regge. Tuttavia, hai ragione nel dire che probabilmente la legge di gravitazione universale che noi consideriamo sempre la stessa per tutte le distanze non sia esatta, in quanto non tiene conto dei tempi lunghissimi di propagazione. E’ ancora fantasia, ma non certo un’idiozia. Potrebbe essere vero, come in fondo si vorrebbe pensare quando si cerca di eliminare tutta o parte della troppo “comoda” materia oscura.
    La difficoltà di comprendere come possa agire la gravità se i gravitoni si muovono “lentamente” fa anche parte della nostra cultura di base. in fondo non è diverso da come si muove la luce e come interagisce tra corpi diversi. Solo che per la luce abbiamo sempre saputo che era così e quindi ci siamo abituati all’idea. per la gravità è un concetto nuovo che scontra con il pensare comune. Prima o poi, sempre che sia vero, si comincerà a non credere che sia una cosa tanto assurda da capire e da credere… Almeno così penso io…
    In conclusione posso dirti questo: le tue domande sono più che azzeccate. purtroppo io non riesco ad andare più in là, sia perchè ancora ben poco si sa di concreto e poi anche perchè non sono un esperto di fisica nucleare… faccio quello che posso 😉 😥

  13. @enzo
    Infatti, è chiaro che la mia ipotesi non regge…
    era un percorso mentale per capire che tipo moto assume un corpo A che ruota stabilmente intorno ad un corpo B che si muove a velocità Vb in una qualsiasi direzione, a distanza di 40.000 anni luce,(dAB=40.000al), sapendo che F.di gravità ha velocità di propagazione limitata. niente, volevo sapere se qualcuno s’era mai posto il problema, e se fosse riuscito a darne una rappresentazione matematica o fisica. Grazie per le risposte Enzo, se un giorno ci incontreremo per ringraziarti della pazienza ti porterò un vassoio di mustazzoli leccesi, promesso!
    un saluto

  14. un articolo molto interessante, perchè sinceramente non avevo pensato che si potesse vedere in “due tempi” la luce di un oggetto nell’ Universo… però chissà se l’ Universo stesso qualche giorno usicrà dai nostri schemi sorprendendoci, come succede di solito nei racconti di Enzo 😀

  15. @Raffaele,
    potrebbe…ma non puo!! Solo una alla volta. magari dentro ad un buco nero… Sicuramente l’universo ci darà altre sorprese, magari ancora più “assurde” delle mie storielle… :mrgreen:

  16. piccolo chiarimento: in via TEORICA, se una galassia si avvicinasse all’osservatore a velocità prossime a quella della luce (senza che la materia si tramuti in energia – Albert docet!) ed emettesse la propria luce verso un’altra galassia che, attraverso l’effetto di lente gravitazionale, viene deviata verso un’altra e poi un’altra lente… insomma deviata lungo un percorso lungo per poi ritornare verso l’osservatore, c’è la possibilità di vedere doppiamente la galassia? Lo so che è una serie di coincidenze irrealizzabili, ma sarebbe possibile? Immagino che lo scarto di tempo non possa essere che di breve differenza…

  17. @Andrea,
    in realtà la croce di Einstein (effetto lente gravitazionale) produce più immagini della stessa galassia. Ma non dovrebbe modificare il tempo a cui si vede (la luce parte comunque dalla stessa sorgente allo stesso istante). Se ho capito bene…

  18. @enzo: mi riferivo al fatto che una successione di passaggi “mediante lenti” potrebbe obbligare la luce ad un percorso più lungo (una specie di arco oppure a zig-zag) rispetto alla luce diretta…. In quel caso è possibile la visione “STEREO”?

  19. @Andrea,
    così a occhio direi di no… L’incontro con un’oggetto che fa da lente NON sposta la direzione come fosse uno specchio, ma permette di ingrandire l’immagine e distribuirla su una specie di croce. La direzione dell’oggetto rimane comunque quella della lente allineata con la stella lontana… Non vedo possibili alternative… Dovresti farmi un disegnino… 😮

  20. Grazie Enzo!
    Se mi dici che non è plausibile, tanto mi basta.
    Immaginavo l’effetto lente come quello del sole sulle stelle dietro di lui, quella specie di deviazione…

  21. @Andrea,
    hai ragione, l’effetto è quello…ma l’immagine è sempre una, non si può sdoppiare temporalmente. Certi effetti fanno vedere un’oggetto in una direzione che non è quella vera (aberrazione, rifrazione, e molte altre), ma nessuna può sdoppiare. Nemmeno la lente gravitazionale. Almeno a me sembra proprio così…

  22. domanda che potrebbe essere molto e dico molto stupida: è possibile vedere la fine di una stella in “diretta”? cioè, è possibile che mentre guardiamo una sella ad occhio nudo improvvisamente non la vediamo più perchè è arrivato a noi l’ultimo fotone emesso prima di morire?

  23. @Gabriella,
    ricorda che non esistono mai domande stupide! E’ invece stupido chi non risponde o chi ha paura di farle… 😉 Hai perfettamente ragione: può succedere benissimo ed è anche già successo nell’antichità. I cinesi prima, ma anche all’epoca di Keplero alcune supernove sono esplose vedendosi in pieno giorno ad occhio nudo. per esattezza nel 1054, 1572 e 1604. Poi basta. ma con i telescopi se ne vedono molte, anche e soprattutto nelle altre galassie. L’ultimo fotone però non arriverà così facilmente: una stella che “muore” non muore davvero. Crea una nube immensa di gas che rimane visibile ed anche la stella si contrae fino a diventare una nana, una stella di neutroni, un buco nero, ma continua a mandarci i suoi segnali in qualche lunghezza d’onda. 😉

  24. @enzo:
    Colpa mia…. non mi son espresso bene!
    Intendevo, al momento T0 un fotone viene emesso con certo angolo rispetto ad un ipotetico osservatore ed all’istante T1 (successivo a T0) un altro fotone viene emesso direttamente verso l’osservatore.
    Ponendo che il fotone di T0 sia deviato da buchi neri, galassie etc. in direzione dell’osservatore, si potrebbe avere una immagine vecchia-nuova?

    Schizzo fatto al volo a lavoro… Immagine

  25. Rileggendo mi son accorto che la frase doveva essere:
    “Ponendo che il fotone di T0 sia deviato da buchi neri, galassie etc. in direzione dell’osservatore, si potrebbe avere una immagine vecchia-nuova visto che il primo fotone compie più strada rispetto al secondo?”

  26. @Andrea,
    si, forse ho capito… . Se intendi dire che la luce del primo fotone arriva dopo vuol dire che ha percorso uno spazio più lungo…ma ciò non è vero perchè la lente gravitazionale ha deformato lo spazio tempo, ma non ha allungato la distanza. Noi sbagliamo perchè disegniamo traiettorie più o meno lunghe in modo bidimensionale, ma dovremmo vedere tutto in 4 dimensioni. Non è facile spiegare con un disegnino …. Comunque la domanda era sottile…

  27. ok… irrealizzabile! :mrgreen:
    Grazie ancora Enzo. Quindi la deformazione interessa lo spazio, ma il tempo impiegato dalla luce è il medesimo che per lo spazio non modificato, o qualcosa del genere.
    Ti faccio un’altra richiesta allora: se hai del tempo in avanzo, faresti un articoletto con le basi teoriche dello spazio-tempo in parole comprensibili anche ai non disinibiti alla relatività? 🙄
    Quanto cose mi piacerebbe sapere, capire, interpretare….