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Edwin Hubble amplia la nostra visione dell'Universo

Fino alla metà degli anni 1920, la maggior parte degli scienziati riteneva che la Via Lattea costituisse l'intero universo, e che esso fosse statico, immutabile. Con due scoperte, annunciate nel mese di gennaio, nel 1925 e nel 1929, l'astronomo Edwin Hubble cambiò radicalmente la nostra idea del cosmo, mostrando in primo luogo che l'universo era molto più grande di quanto si pensasse, e in secondo che è in espansione. 

Edwin Hubble nacque nel 1889 nel Missouri. Da giovane, era alto e atletico, conosciuto soprattutto per il suo talento nella boxe, nel basket, e nell'atletica leggera. Conseguì una laurea in matematica e astronomia presso l'Università di Chicago, e poi studiò legge a Oxford con una borsa di studio, per volere del padre.

Hubble tornò quindi negli Stati Uniti e si associò all'ordine degli avvocati del Kentucky, ma ben presto decise che il mondo della legge non faceva per lui. Insegnò al liceo spagnolo per un anno prima di ritornare all'Università di Chicago per ottenere nel 1917 il suo dottorato di ricerca in astronomia. Dopo aver prestato servizio nell'esercito durante la prima guerra mondiale, si recò nel sud della California per lavorare al Monte Wilson Observatory, sede del telescopio da 100 pollici Hooker, allora il più grande del mondo.

Nei primi anni 1920 molti astronomi credevano che gli oggetti poi noti come nebulose fossero nubi di gas alla periferia della nostra galassia, e che la Via Lattea costituisse l'intero universo, mentre altri pensavano che tali nebulose fossero in realtà più lontani "universi isola" separati dalla nostra galassia.

Nell'osservatorio sul monte Wilson, Hubble iniziò la misurazione delle distanze delle nebulose per cercare di risolvere il problema, utilizzando un metodo basato su una precedente scoperta di Henrietta Leavitt. Leavitt aveva trovato che un tipo di stella, nota come variabile Cefeide, aveva una relazione prevedibile tra la sua luminosità e la sua velocità di pulsazione. Misurare il periodo della fluttuazione nella luminosità della stella permette pertanto di conoscere la sua luminosità assoluta, e il confronto di questa con la luminosità apparente permette una misura della distanza della stella.

Hubble scoprì che grazie al telescopio era in grado di individuare variabili Cefeidi nella nebulosa di Andromeda, mostrando che la nebulosa era in realtà una galassia a parte, piuttosto che una nube di gas all'interno della Via Lattea. Egli inoltre mostrò che la galassia era molto più lontana di quanto si pensasse, ampliando notevolmente la nostra visione dell'universo. Hubble annunciò la scoperta il 1° gennaio 1925 ad una riunione della American Astronomical Society a Washington DC.

Dopo l'annuncio rivoluzionario, Hubble continuò a misurare le distanze di lontani oggetti astronomici, misure che in pochi anni avrebbe portato a una scoperta con implicazioni ancora più radicali per la cosmologia.

Era già noto che le nebulose apparivano più rosse di quanto avrebbero dovuto essere. Gli astronomi, in particolare Vesto Slipher, avevano scoperto che la luce di diverse nebulose era "spostata" verso il rosso "redshift", il che indicava che la maggior parte delle nebulose si allontanavano ad alte velocità dalla Terra. Ma non era chiaro il motivo per cui altre galassie non sembrano allontanarsi da noi.

Hubble continuò le sue meticolose misurazioni astronomiche. Collaborò con Milton Humason, che aveva iniziato a lavorare come custode al Monte Wilson Observatory, per poi diventare assistente notturno e quindi assistente astronomo. Humason osservava gli spettri di emissione, mentre Hubble era concentrato sulla ricerca delle distanze vari oggetti.

Dopo aver raccolto un numero sufficiente di dati, Hubble e Humason trovarono una semplice relazione lineare tra la velocità di un oggetto e la sua distanza da noi. La legge di Hubble, come è noto, indica che galassie si allontanano l'una dall'altra a velocità proporzionale alla loro distanza. Le misurazioni della distanze di Hubble si rivelarono essere mal calibrate, in parte perché non era riuscito a rendersi conto che ci sono in realtà due tipi di variabili Cefeidi, ma la legge di Hubble resta valida.

Hubble presentò il documento che descrive il rapporto velocità-distanza negli Atti della National Academy of Sciences, nel gennaio 1929, e fu pubblicato nel marzo dello stesso anno. Hubble basò il suo articolo su 46 galassie, ma negli anni successivi continuò a raccogliere dati per molti più galassie, che aggiunse a ulteriore conferma.

Nel suo articolo, Hubble non discusse le implicazioni di ciò che aveva trovato, forse preferendo lasciare l'interpretazione dei dati ai teorici. Si limitò a presentare la legge empirica ricavata che legava le distanza delle galassie alle loro velocità. Ma altri rapidamente riconobbero che la scoperta di Hubble indicava che l'universo è in espansione,  inoltre le sue osservazioni fornirono il primo supporto di osservazione per ciò che in seguito divenne la teoria del Big Bang.

Gli scienziati erano convinti che l'universo fosse statico. Einstein aveva anche aggiunto un fattore correttivo noto come costante cosmologica nelle sue equazioni per renderle coerenti con un universo statico. Anche se i fisici Alexander Friedman e Georges Lemaître avevano indipendentemente proposto  modelli di universo in espansione basati sulle equazioni di Einstein, non avevano dati per supportare le loro teorie, e furono in gran parte ignorati fino alla scoperta di Hubble. Quando Einstein vide che i risultati di Hubble mostravano che l'universo si stava espandendo, Einstein definì la costante cosmologica il "più grande errore" della sua vita.

Hubble divenne famoso per le sue scoperte, continuò a lavorare come astronomo, infastidito dal fatto che era ineleggibile per il Premio Nobel visto che allora l'astronomia non era considerata come una branca della fisica. In seguito contribuì a costruire il telescopio Palomar da 200 pollici, e morì nel 1953, non molto tempo dopo che fu completato.