Frontiers for Young Minds (Italiano)

Lo spazio è grande

Nel suo libro, The Hitchhikers Guide to the Galaxy, Douglas Adams dice: “Lo spazio è grande. Lo spazio è davvero grande! Non crederesti a quanto sia enorme e incredibilmente grande .”

Non stava scherzando neanche lui! Immagina in questo modo. Fai finta di essere sull’autostrada in Germania. Sei in una Ferrari, zoom a 300 km / h (186 mph). Se non dovessi fermarti, potresti fare il giro della terra in circa 133 h, o 5 giorni e mezzo. Ora immagina se la tua Ferrari potesse improvvisamente viaggiare verso il sole., Ci vorrebbero quasi 4.000 volte di più per arrivare al sole che per guidare intorno alla terra! Questo è ~ 22.000 giorni nella Ferrari! La stella più vicina che non è il sole si chiama Alpha Centauri. Per arrivarci, sarebbe come guidare al sole quasi 300.000 volte! La galassia più vicina, Andromeda, è quasi 600.000 volte più lontana di Alpha Centauri! Le galassie più lontane che misuro sono oltre 100 volte più lontane di Andromeda, e per arrivare alla fine dell’universo visibile, devi andare quasi 150 volte più lontano di così!,1 Ad ogni modo, se volessi guidare fino alla fine dell’universo visibile, o praticamente ovunque nello spazio, ci vorrebbe molto tempo.

Misurare lo spazio con Parsec

Poiché lo spazio è così grande, molti astronomi non amano dire quanto lontano le cose stanno usando miglia o chilometri. Invece, usiamo una misura che chiamiamo parsec. Ricordate Alpha Centauri, la stella più vicina? Si trova a 1,347 parsec, o 41,560,000,000,000 (o 41,56 trilioni) chilometri di distanza., Mi piacciono i parsec perché, per me, sono più facili da usare e capire rispetto a tutti gli zeri che ci sono quando usiamo chilometri.

Bumpy Galaxies

È piuttosto bello che lo spazio sia così enorme, o almeno lo penso. Ma come facciamo a sapere quanto è grande lo spazio? Ci sono molti modi diversi per misurare le cose nello spazio, ma mi concentro sulla misurazione della distanza dalle galassie usando un metodo molto speciale chiamato Surface Brightness fluctuations (SBF). Per spiegare come funziona SBF, dai un’occhiata da vicino allo schermo del telefono o del computer su cui stai leggendo questo., Se lo schermo è molto vicino al tuo viso, sarai in grado di vedere i pixel, o le piccole luci che compongono l’immagine che vedi, sullo schermo. Ora, indietro fino a quando non si è più in grado di vedere i pixel.

Puoi distinguere i pixel sullo schermo quando è vicino perché lo schermo è composto da molti pixel. Allo stesso modo, le galassie sono solo un gruppo di stelle raggruppate insieme. Ora una galassia non è uno schermo del telefono, ma si comporta in modo simile. Quando le galassie sono vicine a noi, vediamo urti più grandi provenienti da quella galassia a causa di come sono organizzate le stelle delle galassie., Proprio come uno schermo, quando le galassie sono più lontane, tutte quelle stelle si fondono insieme, e la galassia apparirà davvero liscia, simile al modo in cui i pixel su uno schermo si fondono insieme quando ci si siede indietro da esso. In Figura 1, si può vedere come una galassia più vicina sembra più irregolare di uno che è più lontano. Quando conosciamo le dimensioni dei dossi, a causa del modo in cui le stelle sono organizzate in una galassia, aiuta gli astronomi a capire quante stelle ha quella galassia.,

Misurare i dossi

Per misurare le dimensioni dei “dossi” in una galassia lontana, dobbiamo rimuovere la parte principale della galassia dall’immagine per concentrarci sui dossi. Per fare ciò, un computer crea un’immagine di una galassia dall’aspetto davvero fluido che assomiglia a quella di cui abbiamo scattato una foto. Prendiamo quindi l’immagine della galassia liscia che è stata generata dal computer e la sottraiamo dall’immagine nella nostra immagine originale, lasciando solo i dossi della galassia come mostrato in Figura 2., Una volta che abbiamo solo i dossi nella nostra immagine, dobbiamo poi capire qualcosa chiamato lo spettro di potenza. Lo spettro di potenza ci dice quanti grandi dossi ha una galassia, rispetto a quanti piccoli dossi ha. Se lo spettro di potenza ci dice che ci sono molti dossi dettagliati e nitidi nell’immagine, ciò potrebbe significare che la galassia è più vicina a noi. Se la stessa galassia è più lontana, lo spettro di potenza mostrerà solo urti meno dettagliati e più uniformi nell’immagine., Se conosci il colore di quella galassia e quante stelle ha, puoi quindi capire quanta luce dovresti vedere se è a una certa distanza.

Galassie colorate

Immagina di essere con i tuoi amici seduti intorno a un falò, arrostendo alcuni deliziosi marshmallow. Vi siete mai chiesti perché alcune parti del fuoco sono rosse, alcune sono arancioni, alcune sono gialle e alcune bianche? Questo perché le parti più fredde del fuoco sembrano rosse, le parti più calde sembrano arancioni, anche le parti più calde sembrano gialle e le più calde sono bianche. Se si potesse ottenere il fuoco abbastanza caldo, sarebbe anche iniziare a guardare blu (ma sarebbe anche dare una scottatura molto male). Le galassie sono allo stesso modo., Proprio come il fuoco, quando le galassie contengono stelle più fredde, sembrano rosse. Quando contengono stelle più calde, sembrano più blu. Quando conosciamo il colore di una galassia, sappiamo quanto sono calde le stelle. Dal colore della galassia possiamo scoprire quanta luce stanno creando le stelle in una galassia. Una volta che sappiamo quanta luce ogni stella sta creando, se sappiamo quante stelle totali ci sono possiamo capire quanto luminosa dovrebbe essere la galassia ad una certa distanza.

Colore e urti insieme possono dare Distanza

Immagina di essere seduto vicino a un falò., Quando si è proprio accanto al fuoco, si può sentire il suo calore e si potrebbe anche avere abbastanza luce per leggere un libro. Ma immagina di iniziare a camminare lontano dal fuoco. Vi sentirete rapidamente più freddo e presto sarà troppo buio per leggere che si può vedere in Figura 3. Il fuoco sarà anche simile è solo un colore, invece di un mucchio di colori. Questo non perché il fuoco si sta spegnendo, o perché ora è un solo colore, ma perché sei più lontano dal fuoco., Se hai confrontato attentamente il modo in cui il fuoco appare quando sei accanto ad esso con il modo in cui appare da lontano, potresti calcolare quanto lontano hai camminato. Proprio come con un falò, vediamo meno luce e dettaglio dalle galassie più sono lontane.

L’irregolarità di una galassia dipende sia dalla distanza che dal colore, motivo per cui sono necessari entrambi i tipi di dati. Il colore di una galassia ci dice quanto sono calde le stelle e quanta luce producono. Una volta che sappiamo quanto sono calde le stelle e la dimensione dei dossi della galassia, possiamo capire quante stelle ci sono in quella galassia e quanta luce sta creando la galassia., Da lì, gli astronomi possono finalmente calcolare la distanza della galassia dalla Terra, poiché sanno quanto luminosa dovrebbe apparire la galassia se fosse ad una certa distanza, proprio come si potrebbe misurare quanto lontano si è camminato confrontando la luce proveniente dal fuoco.

Perché le distanze sono importanti?

Ci sono molte ragioni per misurare le distanze dalle galassie, anche se può essere molto lavoro., Se non conosciamo la distanza da una galassia, non possiamo capire quanto è grande la galassia, non sapremo quanto è grande il buco nero della galassia, o quanta roba è in quella galassia, tra tante cose. È molto difficile testare altre teorie interessanti che gli astronomi hanno, come le teorie della materia oscura, l’energia oscura e altri misteri dell’universo, se non sappiamo quanto siano lontane le cose! Se non capiamo mai come misurare le distanze nello spazio, non saremmo in grado di capire com’è veramente l’universo.,

Mi è stato anche chiesto: “Perché è importante sapere com’è l’universo?”È importante capire come funziona l’universo perché, quando lo facciamo, possiamo usare quella conoscenza per creare e fare cose incredibili. Più di 300 anni fa, Sir Isaac Newton capì come i pianeti orbitano attorno al sole. Quella stessa è stata una scoperta piuttosto interessante, ma ciò che la maggior parte delle persone non si rende conto è che, nel fare questa scoperta, stava anche sviluppando calculus4., Il calcolo è un tipo di matematica che ha aiutato le persone a inventare cose come satelliti, computer, telefoni, Internet e strumenti per i medici per salvare vite umane! Anche il cibo che mangi e i vestiti che indossi sono lì perché gli scienziati hanno fatto scoperte interessanti su come funziona il nostro universo.

Quindi, sappiamo che comprendere le distanze nello spazio è importante, perché queste informazioni ci aiuteranno a imparare come funziona l’universo. Ma perché è importante usare SBF? Se ricordi quanto è grande lo spazio e quanto tutto è super lontano, è davvero difficile misurare le distanze da galassie lontane., Sappiamo quanto sono lontane alcune galassie, ma in generale, quelle che conosciamo sono molto vicine alla Terra. Se vogliamo misurare la distanza di una galassia che è più lontana, possiamo confrontare il suo colore e la sua irregolarità con quelle qualità delle galassie che sono più vicine, e quindi fare una misurazione della distanza da quei dati. Quindi, SBF può darci la distanza da una galassia che altrimenti non saremmo stati in grado di misurare.

Quindi, qual è il prossimo?

Poiché richiede molto lavoro, SBF è stato eseguito solo su alcune galassie., Ci saranno molti nuovi telescopi in futuro, prendendo un sacco di foto, quindi avremo molte più immagini che abbiamo ora. Sto lavorando a programmi per computer che renderanno molto più veloce analizzare queste immagini e fare misurazioni della distanza, in modo che gli astronomi possano misurare le distanze da quante più galassie possibili!

Glossario

Alpha Centauri: la stella più vicina al nostro sistema solare. È 1,37 parsec, o 41,53 trilioni di chilometri, dalla Terra.

Galassia: un gruppo di stelle, forse anche trilioni che si raggruppano e sono in orbita l’una attorno all’altra.,

Galassia di Andromeda: una delle galassie più vicine alla nostra galassia, la Via Lattea.

Parsec: Un modo in cui gli astronomi descrivono le distanze nello spazio. Un parsec è lo stesso di 30,86 trilioni di chilometri.

Fluttuazioni della luminosità superficiale (SBF): come la luce irregolare appare in un’immagine di una galassia da un luogo all’altro. È ciò che misuriamo per aiutare a determinare la distanza di una galassia.

Pixel: una luce molto piccola che è una singola parte di uno schermo. Un televisore è composto da molti pixel insieme.,

Spettro di potenza: Questo fornisce informazioni sulle dimensioni di tutti i dossi che vediamo in una foto di una galassia.

Galaxy Color: Il colore di una galassia ci dice quanto sono calde le stelle in quella galassia.

Calcolo: La matematica super utile Isaac Newton inventato e utilizzato per fare astronomia.

Conflitto di interessi

L’autore dichiara che la ricerca è stata condotta in assenza di qualsiasi rapporto commerciale o finanziario che possa essere interpretato come un potenziale conflitto di interessi.

Note a piè di pagina

1 Ho ricevuto tutti i miei numeri da questo sito:https://www.wolframalpha.com/., Basta digitare il nome di una stella o galassia che si desidera saperne di più.

2http://www.gemini.edu/ è un sito web dove è possibile saperne di più sul telescopio Gemini.

3 Questo sito può dirvi di più su Hubble: http://hubblesite.org/

4https://web.physics.wustl.edu/alford/general/newton.html