I "fantasmi" del cielo

Se guardiamo il Sole, in realtà vediamo la sua luce come era 8 minuti fa. Infatti per percorrere la distanza dal Sole alla Terra, la luce impiega 8 minuti. La luce ha una sua velocità di 299.792,458 km/s.  Per le grandi distanze usiamo quindi l'anno luce vale a dire circa 9461 x 4 miliardi di chilometri o circa 63241 x 4 volte la distanza tra la Terra e il Sole (nota come unità astronomica). L'anno luce è quindi una distanza enorme su scala umana. 

Sappiamo che guardando la luce di una stella in realtà guardiamo indietro nel tempo. Se per esempio osserviamo la galassia di Andromeda che si trova a circa 2,538 milioni di anni luce dalla Terra, stiamo osservando la sua luce come era in passato. 

Cosa sono i fantasmi del cielo? Semplice!
Guardare lontano, quasi agli inizi dell’Universo e vedere un “fantasma” del cielo significa osservare la luce di una stella ormai morta. La sua luce è così lontana che quando arriva fino a noi la stella ormai non esiste più.

I ricercatori infatti, vogliono capire quali erano le reali percentuali degli elementi che si formavano all’atto dell’esplosione delle prime stelle e per questo vogliono avere tanti campioni di riferimento ed essere certi di osservare nubi di gas che non sono contaminate da stelle di generazione successiva. Un lavoro possibile solo con i più potenti telescopi dei nostri giorni in grado di portarci vicino alla nascita dello spazio e del tempo.

I colori delle stelle

Le stelle sembrano tutte bianche a prima vista. Se però le osserviamo con attenzione, possiamo notare tutta una gamma di colori: blu bianco, rosso, ecc. Il motivo per cui le stelle hanno diversi colori rimase un mistero fino a due secoli fa, quando i fisici svilupparono un'adeguata comprensione della natura della luce e delle proprietà della materia alle altissime temperature.
In fisica lo spettro visibile è quella parte dello spettro elettromagnetico che cade tra il rosso e il violetto includendo tutti i colori percepibili dall'occhio umano che danno vita dunque al fenomeno della luce. La lunghezza d'onda della luce visibile nell'aria va indicativamente dai 390 ai 700nm .In termini di frequenze, lo spettro visibile varia tra i 770 ed i 430 THz.

Un prisma separa per rifrazione la luce nei colori che compongono lo spettro visibile (esperimento di Newton). Ma oltre i colori nello spettro della luce ci sono delle zone scure. Cosa sono? 
Il primo ad osservare delle zone scure nello spettro del sole fu il chimico inglese William Hyde Wollaston nel 1802. Successivamente, nel 1814, Fraunhofer riscoprì indipendentemente le linee e cominciò una classificazione sistematica, insieme ad una misura accurata della lunghezza d'onda delle linee stesse. Catalogò in tutto 570 linee, assegnando alle principali le lettere da A a K e altre lettere alle linee più deboli.
Successivamente Kirchhoff e Bunsen, scoprirono che ciascun elemento chimico può essere associato a serie di righe spettrali e dedussero perciò che le linee scure nello spettro solare fossero dovute all'assorbimento da parte degli elementi presenti negli strati più esterni del sole. Oggi, con le moderne tecniche di osservazione e di spettroscopia si possono distinguere migliaia di righe nello spettro solare.
Ogni elemento presente nell'Universo ha un diverso modo di assorbire la luce e quindi dallo spettro riflesso di una stella, dove si possono osservare anche le zone scure, si può determinare la sua composizione e quindi da quali elementi è composta.

Più guardiamo lontano nell'Universo più andiamo indietro nel tempo

Più guardiamo lontano nell'Universo più andiamo indietro nel tempo. Ma come è possibile? Ciò dipende dal fatto che la luce ha una velocità finita, che è di circa 300.000 kilometri al secondo. Supponiamo per un momento di poter osservare Giove oppure Nettuno. Quello che vedremmo sarebbe il loro aspetto indietro nel tempo. Questo perchè la luce per percorre queste grandi distante impiega un determinato tempo. Basti pensare che la luce del Sole che vediamo durante il giorno è di circa sette minuti prima, perchè infatti impiega un deternimato tempo per arrivare sulla Terra. 

Ma quale visione del mondo si avrebbe se la luce viaggiasse a velocità più bassa? Per farcene un’idea proviamo ad immaginare di vivere in un mondo in cui la luce viaggi a 300 metri all’ora invece che a 300.000 kilometri al secondo. Che cosa si vedrebbe ad esempio assistendo ad una partita di calcio? Si potrebbe tranquillamente arrivare allo stadio con mezz’ora di ritardo senza rischiare di perdere l’azione più importante della partita perché l’immagine del calcio d’inizio arriverebbe agli occhi dello spettatore dopo circa mezz’ora dall’inizio della partita stessa. Guardando il campo di gioco, non si vedrebbe quindi lo svolgimento di azioni in rapida successione, ma fasi di gioco confuse avvenute in tempi diversi e precisamente le azioni che hanno avuto luogo nelle zone più lontane del campo sarebbero quelle che si sono svolte prima nel tempo. Questo non è fantascienza ma fa parte delle leggi dell'Universo. A scene dello stesso tipo si assiste guardando il cielo: gli oggetti più lontani ci inviano informazioni più vecchie di quelli più vicini. Quando ad esempio si osserva l’esplosione di una supernova, siamo certi che quel fenomeno si è verificato molto tempo prima del momento in cui si è compiuta l’osservazione.
Ma fino a quale distanza possiamo spingere il nostro sguardo ai confini dell’Universo, grazie alla diffusione di telescopi sempre più potenti? Certo non possiamo pretendere di vedere oggetti la cui luce, per giungere fino a noi, debba avere impiegato un tempo più lungo di quello che rappresenta l’età dell’Universo stesso, come non è possibile vedere una foto di noi stessi scattata prima della nostra nascita. Per farci un’idea di cosa vuol dire guardare lontano nello spazio, e contemporaneamente nel tempo, immaginiamo di mettere in fila su un lungo tavolo le foto che ritraggono noi stessi dalle più recenti fino a quella scattata nel giorno della nascita: è evidente che guardando lontano vedremmo foto sempre più vecchie ma non potremmo vedere una foto posta più in là di quella della nostra nascita, d’altronde mai scattata, semplicemente perché noi non esistevamo. Anche l’Universo prima di una certa data non esisteva e quindi, come per le foto, deve esistere una distanza limite al di là della quale non possiamo spingere il nostro sguardo. Questo limite dell’Universo si chiama «Orizzonte Cosmico» e nessun telescopio, per quanto potente, potrà mai valicarlo. Ma quanto lontano da noi si trova questo estremo orizzonte dell’Universo? La luce che proviene da galassie lontane ci porta informazioni di cose vecchie e questo fatto potrebbe sembrare una restrizione, un limite alle nostre possibilità di osservazione e invece rappresenta, dal punto di vista scientifico, una vera fortuna. Si pensi a quanto sarebbe interessante, per un paleontologo, poter vedere indietro nel tempo ed osservare i dinosauri muoversi e agire nel loro ambiente invece che essere costretto a ricostruire l’habitat nel quale vissero queste antiche creature utilizzando pochi frammenti del loro corpo conservati nelle rocce, nonché a far leva sulla sua capacità di immaginazione.