Gioventù vera e gioventù apparente

Rileggendo e commentando l’articolo sulle galassie nane della Via Lattea che non si vedono perché prive di stelle attive, mi è sorto un dubbio: “Non è che a volte si confonde vecchio con lontano e giovane con vicino o, addirittura, il viceversa?” Il fatto che la luce abbia una velocità “piuttosto” bassa per le distanze dell’Universo crea sempre qualche problema.

Come ben sappiamo ciò che vediamo nell’Universo deve rassegnarsi a viaggiare alla velocità della luce, che è enorme per i nostri limitati sensi, ma che è estremamente bassa per le distanze effettive del Cosmo. Nasce così la solita e ripetuta frase: “Ciò che vediamo è un mix di Spazio e di Tempo”. A parole va tutto bene, ma poi -inevitabilmente- capita di fare confusione tra distante e vecchio, oppure tra vicino e giovane, o anche peggio.

Intorno al nostro Sole vi sono molte stelle giovani che ancora splendono della luce creata dalla loro fusione nucleare. Essendo vicine nello Spazio, ciò che vediamo è praticamente quello che sta succedendo in questo momento. Sì, magari ritardato di qualche centinaia o migliaia di anni, ma cosa volete che siano migliaia di anni nella vita di una stella? Quindi, possiamo dire che nelle nostre vicinanze è facile osservare ciò che è veramente giovane, ossia nato da poco. Essendo, però, nato anche vicino, la sua luce non avrà subito alcun spostamento dovuto alla velocità di allontanamento (il redshift). Una visione quasi istantanea e senza effetti collaterali di disturbo. Ciò che è rosso è rosso e ciò che è viola è viola.

Tuttavia, la nostra galassia esiste probabilmente da 13 miliardi di anni e quindi deve contenere anche stelle che sono giunte alla fine della loro vita e che non riescono più a splendere come quelle appena nate. Alcune sono diventate buchi neri o pulsar, altre si sono spente lentamente e sono ormai indistinguibili dalle nane brune, altre ancora sono nane bianche sempre più fredde, a meno che non siano state ringiovanite da una compagna vicina.

Cosa vuol dire questo? Che nelle vicinanze del Sole possiamo anche vedere oggetti vecchi, dove per vecchi si intende oggetti giunti alla fine della loro esistenza o sulla strada per spegnersi. Che età limite possono avere? Presto detto: l’età della Via Lattea, ossia 13 miliardi di anni, più o meno. In essa possono tranquillamente convivere sia oggetti nati quando la galassia si era appena formata, sia oggetti nati dopo varie generazioni di stelle: vecchi e giovani a contatto. Ed entrambi vicini, quindi visti come sono in questo momento, o quasi.

Immaginiamo ora che per qualche motivo, in una certa zona della nostra galassia, si siano create stelle solo all’inizio della sua vita. Poi, niente più gas e quindi niente più possibilità di ricominciare la straordinaria avventura della nascita stellare. Vedremmo, allora, una specie di ricovero per anziani. Tutti gli oggetti sarebbero della stessa età, più o meno attivi a seconda della loro massa iniziale. Vi sarebbero buchi neri, stelle di neutroni, ma anche nane rosse, brune e bianche. Tutti però nati assieme. Esistono veramente questi luoghi sfortunati? Sicuramente sì, anche se soprattutto ai confini della galassia, e si chiamano ammassi globulari, gruppi di stelle nate tutte assieme, dove però è stato eliminato il gas necessario per far continuare la nascita di nuovi astri. Fin qui tutto semplice. Non abbiamo nemmeno preso in considerazione la lentezza della velocità della luce: ciò che vediamo giovane è veramente giovane, ciò che è vecchio è veramente vecchio e ciò che non vediamo e perché non esiste più, almeno per il tipo di occhiali che stiamo indossando (ossia nella lunghezza d’onda in cui guardiamo).

Immaginiamo, adesso, una galassia esattamente come la nostra, nata assieme e vissuta allo stesso modo, situata, però, in una posizione lontana dalla Via Lattea. Appena nate erano abbastanza vicine tra loro, dato che l’Universo era estremamente più piccolo, ma la luce della nostra sorella gemella ha subito l’espansione dell’Universo e ha impiegato ben tredici miliardi di anni per raggiungerci. Cosa riusciamo a vedere di essa? Stelle giovani? Sì, senz’altro, dato che 13 miliardi di anni fa stavano nascendo i primi astri sia nella Via Lattea che in sua sorella. Tuttavia, non le vedremmo in diretta, ma con un ritardo di tredici miliardi di anni. In tutto questo tempo, quello che a noi sembra oggi un giovane e pimpante Sole è  ormai diventato una nana bianca e si sta ormai spegnendo. Un vecchio con l’aspetto di un giovane.

Potremmo vedere stelle vecchie, nane bianche, buchi neri e pulsar? Probabilmente no, dato che le stelle della prima generazione sarebbero appena nate e non avrebbero avuto il tempo di trasformarsi in oggetti diversi.

Vedere cose molto lontane (nel senso che la luce ha impiegato moltissimo tempo per arrivare fino a noi) vuole quindi dire precluderci la possibilità di osservare oggetti maturi o anziani. In altre parole, se osserviamo una galassia formata soltanto da stelle giovani possiamo dire che deve essere molto lontana? In linea di massima sì. Tuttavia, avremmo un’ulteriore conferma. La loro luce sarebbe spostata verso il rosso rispetto a quella delle stelle uguali ma vicine. E’ il ben conosciuto redshift. Probabilmente ciò che appare rosso è, in realtà, viola e ciò che è rosso non si vede più ad occhio nudo.

Abbiamo preso in considerazione i due casi estremi: oggetti estremamente vicini e quindi visti in diretta e oggetti talmente lontani da potersi vedere solo nei loro primi anni di vita. Due tipi di giovani (realmente giovani o apparentemente tali), ma anche due tipi di vecchi (visibilmente vecchi o vecchi dalle sembianze giovanili).

Esistono però tutti i casi intermedi. Se la galassia sorella della nostra fosse più vicina, la luce delle sue stelle giungerebbe a noi dopo pochi miliardi di anni o anche meno. Vedremmo così sia oggetti giovani sia oggetti vecchi e ormai trasformatisi. Non differirebbe molto dalla nostra galassia e la sua distanza al momento della nascita sarebbe scritta solo nel suo redshift.

Esistono casi particolari e fuori dalla norma? Ebbene sì. Uno lo abbiamo già visto: gli ammassi globulari. Essi non mostrano redshift (e quindi sono realmente vicini), ma non hanno stelle giovani. Questo fatto ci dice che qualcosa ha bloccato la capacità di creare nuove stelle.

Eccoci giunti al punto chiave del discorso. Se noi vedessimo una galassia come la nostra, ma con lo stesso comportamento degli ammassi globulari, cosa potremmo pensare? Andremmo subito a vedere il suo redshift per saperne la distanza (ossia per sapere per quanto tempo ha viaggiato la sua luce) e se questa fosse trascurabile concluderemmo: “Qualcosa deve aver eliminato il gas che esisteva al suo interno, bloccando la nascita stellare”, ossia qualcosa di simile a quello che è successo agli ammassi globulari.

Questo caso è estremamente anomalo per una galassia ed ecco perché si è dovuto pensare a un qualche meccanismo di “pulizia” per le galassie satelliti vicine di casa. Esse esistono, ma le loro stelle sono vecchissime e non visibili. Non visibili non perché il redshift ne ha spostato la luce, ma solo perché tutte le sue stelle -o quasi- sono ormai spente e praticamente invisibili. Una cosa è essere veramente vecchi e un’altra è avere le caratteristiche dei giovani, deformate dal redshift, ossia dalla vecchiaia della loro luce.

In conclusione, se non vediamo stelle attive in una galassia vicina vuol dire sicuramente che qualcosa di inaspettato è successo. Se la dispersione del gas è avvenuta molto presto nel corso della vita della galassia, potremmo vedere l’assenza di giovani anche in galassie relativamente lontane, ma sarebbe oltremodo difficile rendersene conto. I veri vecchi si riconoscono solo se sono molto vicini, a parte casi eccezionali.

Ci sarebbe anche un’altra possibilità: “Non vedere le stelle perché esse non sono ancora nate”. Questa non sarebbe una cosa anomala, anzi, sarebbe magnifico perché ci dimostrerebbe che siamo ormai in grado di vedere la formazione delle prime galassie. E, forse, ci siamo arrivati…

Per una spiegazione più dettagliata e completa vi rimando -ovviamente- al libro.

stelle giovani e vecchie
La nostra posizione nello spazio-tempo è indicata da G, il nostro cono di luce passato dalla curva più marcata. Nello stesso istante vediamo, perciò, sia la galassia A che la B. Dato che la luce di A ha dovuto viaggiare per 13 miliardi di anni, riusciamo a vedere solo le sue stelle più giovani (che oggi sono ormai diventate molto vecchie). Della galassia B, molto vicina, riusciamo a vedere sia stelle veramente giovani che stelle vecchie. Della galassia C, a distanza intermedia, potremmo vedere sia stelle giovani che vecchie, ma queste ultime sarebbero affievolite dal redshift e dal fatto che sono effettivamente molto deboli. Se la galassia B non mostra stelle giovani, qualcosa di anomalo deve essere successo. Se A fosse appena nata, potremmo anche non vedere stelle, perché non ancora formatesi.

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3 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. bell'articolo enzo,per molti saranno state descrizioni scontate ma per me no.sei sempre chiaro e disponibile anche a spiegazioni diciamo più "elementari",grazie.
    volevo chiedere una cosa: prendiamo ad esempio due nane rosse apparentemente uguali (avendo una longevità enorme sono stelle praticamente eterne giusto?) che possiamo osservare relativamente da vicino,qui nella via lattea: la prima è una stella formatasi dodici miliardi di anni fa,mentre la seconda ha solo qualche milione di anni. riusciamo a distinguere la giovane fringuella dalla attempata signora?da cosa ce ne accorgiamo?

  2. Citazione Originariamente Scritto da davide1334 Visualizza Messaggio
    bell'articolo enzo,per molti saranno state descrizioni scontate ma per me no.sei sempre chiaro e disponibile anche a spiegazioni diciamo più "elementari",grazie.
    volevo chiedere una cosa: prendiamo ad esempio due nane rosse apparentemente uguali (avendo una longevità enorme sono stelle praticamente eterne giusto?) che possiamo osservare relativamente da vicino,qui nella via lattea: la prima è una stella formatasi dodici miliardi di anni fa,mentre la seconda ha solo qualche milione di anni. riusciamo a distinguere la giovane fringuella dalla attempata signora?da cosa ce ne accorgiamo?
    caro davide,
    essenzialmente dalla temperatura... il segno più chiaro dell'invecchiamento.

  3. Io leggo sempre gli articoli di Vincenzo e di Pier, sto cominciando a capire i concetti base di come si è creato tutto quello che ci circonda ma..... è molto complicato, ma altrettanto troppo interessante e fantastico!!!

    La cosa che per ora mi ha impressionato di più è che la luce ( l'energia piu veloce del pianeta) paragonata alle distanze che ci sono nell'universo è nulla!!!!

    Vincenzo e Pier andate avanti cosi, tutto quello che sto imparando è merito solo ed esclusivamente vostro grazie!!!


    Ringrazio ovviamente anche tutti gli aiuti che leggo dagli altri utenti!!!