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6.2 La struttura locale del Cosmo

 

L'esserci riferiti ad un Gruppo Locale lascia facilmente intendere che esistano gruppi di galassie 'non-locali'. In effetti le galassie si raggruppano in 'ammassi' che contano da qualche decina a qualche migliaio di galassie. Se ora si proiettano le posizioni di tutte le galassie osservate su una superficie si ottengono immagini affollate (Figura 17), che hanno il duplice merito di mettere la Via Lattea in buona compagnia, e di dimostrare che la distribuzione delle galassie nel Cosmo non è completamente uniforme, in quanto compaiono sia zone fittamente popolate sia zone quasi deserte. Solo negli ultimi venti anni si è cominciato ad indagare a fondo questo aspetto, mediante misure precise e sistematiche dello spostamento vero il rosso (RS = redshift) degli spettri emessi dalle galassie, e l'uso di una relazione fondamentale fra la velocità di allontanamento delle galassie (determinata tramite il RS) e la distanza dall'osservatore.

 

   

    Figura 17

Proiezione bidimensionale delle galassie osservate nel 10% del cielo  

La relazione fu proposta dall'astronomo americano Edwin Hubble nel 1923, ed è con il suo nome che viene designata la costante di proporzionalità fra velocità e distanza. Il redshift (RS) è misurato in kilometri al secondo, e la valutazione attuale della costante di Hubble porta a stimare che un RS di 20 venti chilometri al secondo corrisponde ad una distanza di circa 700 milioni di anni luce. A partire dai primi anni 1980 John Huchra e Margaret Geller cominciarono a misurare sistematicamente l'RS delle galassie visibili nell'emisfero nord; nel 1998 il 'censimento' aveva riguardato circa 18.000 galassie. La prima mappa di una 'fetta' di Cosmo fu pubblicata da Huchra e Geller, insieme a Valerie de Lapparent, nel 1985, con il nome - diventato storico - di CfA Redshift Survey. La parte di sinistra della Figura 18 riporta il loro primo diagramma. Esso va interpretato tenendo conto che è tracciato con coordinate polari, dove la coordinata radiale corrisponde all'RS (quindi alla distanza della galassia osservata dalla Via Lattea), e la coordinata angolare è l'ascensione retta (l'equivalente astronomico della longitudine).

     

Figura 18

Strutture 'locali' del Cosmo. A sinistra dati del 1985, a destra dati del 1998

 

I tre astronomi americani addensarono in un unico diagramma le misure condotte su 1100 galassie osservabili in una 'fetta' di cielo 'spessa' sei gradi ed estesa per circa 130 gradi. All'origine del 'ventaglio' ci siamo noi (la nostra galassia), e dato il valore della costante di Hubble l'arco più esterno del diagramma corrisponde ad una distanza di circa 700 milioni di anni luce. A questo punto la ricerca astronomica mise le basi per una nuova visione del Cosmo, in cui 'filamenti' e 'grandi pareti', costituti da successioni abbastanza fitti di ammassi contigui di galassie delimitavano sconfinati spazi vuoti. Al momento in cui scrivo la relazione la struttura 'locale' del Cosmo è piuttosto ben definita. La parte di destra della Figura 18 è stata ottenuta facendo confluire i dati di due successive campagne di rilevamento dell'RS delle galassie: il Southern Sky Redshift Survey (SSRS) e il CfA2. Le due indagini hanno catalogato l'RS di circa 20.000 galassie, e la Figura 18 proietta le galassie recensite in una 'fetta' di cielo 'spessa' 10°, e 'vista' dai due emisferi.

Per quanto riguarda la rappresentazione del 'luogo' del Cosmo dove ci troviamo propongo due descrizioni molto diverse. La prima risale ai primi secoli dell'era volgare, ed è contenuta nell'Avatamsaka Sutra:

Alcuni mondi di pura luce sono

Sospesi saldamente nello spazio ...

Alcuni mondi sono simili a ruote incandescenti ...

Alcuni sono sottili, alcuni piccoli,

Infatti hanno innumerevoli forme.

E ruotano in vari modi …

Alcuni hanno la forma di fiori,

Lampade adorne di gioielli,

Alcuni sono vasti come l'oceano,

Ruotanti come una ruota che gira.

Leggendo questi versi non ci si può sottrarre all'impressione che l'antico maestro buddhista, raccolto in meditazione, abbia potuto 'vedere' ciò che gli astronomi occidentali sono riusciti a 'vedere' solo negli anni 1920, dopo la costruzione dell'Osservatorio di Monte Wilson. La seconda rappresentazione del 'luogo' dove ci troviamo è dei nostri giorni. Il modello di Figura 19 chiarisce abbastanza la situazione. Il modello è centrato sull'ammasso della Virgo, e il Gruppo Locale che contiene la Via Lattea è all'estremità del 'filamento' che si protende dal centro verso sinistra.

Figura 19

Modello della struttura 'locale' del Cosmo. La Via Lattea è all'estrema sinistra

 

Le strutture presenti nel modello della Figura 19 diventano evidenti quando si assume per la rappresentazione una scala decisamente grandiosa dell'ordine dei 100 milioni di parsec (un parsec è eguale a 3,263 anni luce). Strutture simili quelle del modello sono dette nel gergo attuale dei cosmologi a 'filamenti e bolle di sapone'. Gli insiemi di ammassi di galassie, o super-ammassi, non sono sferici ma formano filamenti allungati o pareti appiattite. I super-ammassi sono separati da immani spazi vuoti, più o meno sferici con 'diametri' dell'ordine appunto di 100 milioni di parsec. e al loro interno si trovano pochissime galassie. Il Cosmo sembra costituito da una immensa spugna, e come tutte le spugne c'è più 'vuoto' che 'pieno'.

Questa struttura a spugna del Cosmo costituisce una vera sfida per i cosmologi, e sono attualmente in campo diverse teorie che cercano di spiegarla, e un campo di indagine assai attivo è proprio quello di proporre modelli, più o meno confermati da calcoli eseguibili solo con super-computer. Ciò che risulta - al di là delle teorie rivali e dei diversi modelli - è che su grande scala il Cosmo è isotropo, ossia che non vi sono direzioni privilegiate, seguendo le quali si trova 'qualcosa' che non si possa trovare seguendo tutte le altre. Ma non solo è isotropo, su grande scala il Cosmo è omogeneo, ossia si trova la stessa densità di galassie. Certo, la scala su cui i cosmologi si basano per fare queste affermazioni è dell'ordine di 1.000 milioni di parsec, ossia una scala di più di tre miliardi di anni luce.

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