Viviamo sul terzo pianeta da una stella di medie dimensioni, a due terzi di distanza dal centro della Via Lattea in uno dei suoi bracci a spirale. Ma che posto occupiamo nell'universo? All'inizio del XX secolo. Vesto Slipher ha studiato il cielo all'Osservatorio Lovell di Flagstaff, in Arizona. Il suo direttore, Percival Lovell, era interessato a trovare pianeti intorno ad altre stelle e credeva che le nebulose a spirale scoperte in quel momento potessero essere stelle con nuovi sistemi planetari che si stavano formando intorno a loro.
Per testare questa teoria, Lovell ha invitato Slipher a studiare la composizione chimica della nebulosa a spirale usando uno spettrografo, che decompone la luce in uno spettro. Usando un telescopio rifrattore da 600 mm, Slipher ha raccolto abbastanza luce per lo spettro di una sola nebulosa in due notti. Il risultato lo lasciò perplesso: tutti gli spettri mostravano un forte spostamento verso il rosso.
Solo il lavoro di Edwin Hubble al Mount Wilson Observatory ha risolto il mistero di questo redshift. Con un riflettore di 2,5 metri a loro disposizione, Edwin Hubble e Milton Humason ottennero fotografie così nitide della vicina nebulosa a spirale che nel 1924 divenne possibile dividerla in stelle separate.
Nel 1929 Hubble dimostrò che il redshift indica che le galassie si stanno allontanando da noi a una velocità di centinaia di migliaia di chilometri al secondo.
Dalle sue osservazioni, Hubble ha concluso che le galassie più deboli e quindi probabilmente più distanti mostrano uno spostamento verso il rosso maggiore. Pertanto, la legge di Hubble afferma che il redshift delle galassie aumenta in proporzione alla loro distanza da noi. La misurazione del redshift consente di determinare le distanze nell'universo.
Distribuzione delle galassie
Poco dopo che Hubble suggerì che l'universo si stava espandendo, dichiarò che le galassie erano distribuite uniformemente. Per dimostrarlo, l'astronomo ha fotografato molte piccole aree del cielo utilizzando lo stesso riflettore di 2,5 metri. Ad eccezione di un'area nelle vicinanze della Via Lattea, dove la polvere oscurava le galassie, che chiamò zona da evitare, trovò ovunque lo stesso numero di galassie.
Altri cosmologi non erano d'accordo con Hubble. Harlow Shapley e Adelaide Ames hanno notato irregolarità significative nella distribuzione delle galassie nel cielo. In alcune aree ce n'erano molti, in altri - relativamente pochi. Clyde Tombaugh, che scoprì Plutone nel 1930, confermò i dati di Shapley e Ames e andò oltre, trovando nel 1937 un ammasso di centinaia di galassie nelle costellazioni di Andromeda e Perseo.
Ancora di più è stato ottenuto creando il rilevamento del cielo di Palomar con un telescopio Schmidt da 1, 2 metri. Usando le sue eccellenti capacità fotografiche, George Abell dimostrò che le galassie formano ammassi e superammassi.
Gruppo locale di galassie
La Via Lattea e la galassia di Andromeda sono i membri più grandi di un piccolo gruppo di 30 galassie chiamato Gruppo Locale di Galassie. Questo ammasso fa parte di un superammasso di galassie, altri membri del quale possono essere visti nelle costellazioni di Coma e Vergine.
Ora ci sono altri superammassi sparsi in tutto l'universo, ma ci sono ammassi di superammassi? Recenti osservazioni con potenti telescopi non danno motivo di pensarlo. I superammassi formano enormi strutture cellulari nello spazio con vasti vuoti tra di loro. Queste gigantesche formazioni in espansione divergono mentre l'universo si espande. Le galassie negli ammassi sono legate dalla gravità, ma l'espansione dell'Universo sta allontanando in modo incontrollabile gli ammassi.
Lenti gravitazionali
Una lente gravitazionale è un corpo massiccio (pianeta, stella) o un sistema di corpi (una galassia, un ammasso di galassie, un ammasso di materia oscura) che piega la direzione di propagazione della radiazione elettromagnetica con il suo campo gravitazionale, proprio come un normale lente piega un raggio di luce.
Doppio quasar Alla fine degli anni '70. nelle fotografie del Palomar Sky Survey sono stati trovati due quasar identici, tra i quali c'era una galassia debole ma molto massiccia. La galassia e il quasar hanno illustrato la posizione della teoria della relatività generale di Einstein secondo cui le sorgenti di gravità possono piegare un raggio di luce. L'attrazione della galassia agisce come una lente, rifrangendo la luce di un quasar lontano in modo tale da "biforcarsi". Sono stati scoperti casi ancora più insoliti. Le galassie possono essere posizionate in modo che gli oggetti distanti nelle immagini si trasformino in archi e persino anelli. In un caso, è apparso un quasar lontano sotto forma della cosiddetta croce di Einstein, formata da quattro immagini.
Video: la struttura dell'Universo:
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