Stelle, Galassie e Universo

Scopo del testo e' introdurre i concetti base della fisica stellare, della fisica delle galassie e della cosmologia con approccio essenzialmente fisico.

Il testo è dedicato a studenti e cultori interessati ad affrontare argomenti di astrofisica delle stelle, delle galassie e della cosmologia, e raccoglie molti degli argomenti di fisica, matematica e tecnologia necessari per lo studio dell'astrofisica. È stata data soprattutto evidenza ai metodi teorici su cui si basa lo sviluppo dei modelli di struttura ed evoluzione stellare e galattica, per giungere fino ai concetti principali della cosmologia astrofisica. Sono inoltre forniti riferimenti bibliografici per approfondimenti. Alcuni argomenti specifici possono essere consultati nelle Appendici disponibili on-line su Springer Extras Materials. Nei primi dieci capitoli sono illustrati i metodi fondamentali dell'astrofisica, le tecniche osservative, le teorie gravitazionali e la fisica dei fluidi e dei plasmi, indispensabili per costruire i modelli astrofisici..

L’era moderna dell’astronomia incomincia nel XVII secolo con Galileo. Grazie alle sue concezioni scientifiche, basate sull’esperimento e la sua ripetibilità e non più su astratte teorie filosofiche o religiose, è nata la cosmologia che si fonda sulla conoscenza delle stelle, delle galassie e delle famiglie di galassie: le cellule che costituiscono l’universo. Oggi, con i telescopi da terra e dallo spazio, si cerca di ricostruire quello che era alle origini l’universo, un acceleratore di enorme potenza ed estremamente semplice: riempito di quark, elettroni e fotoni che si suppone siano governati da un’unica forza fondamentale.

«L’universo non cambia molto nell’arco di una vita umana, ciò che sappiamo dell’universo invece sì». Di questo adagio è un esempio eclatante la vicenda biografica di Pontzen, che, irresistibilmente attratto dall’astronomia sin dall’infanzia, è oggi uno degli specialisti più autorevoli nel campo delle «simulazioni» cosmologiche, elaborate con supercomputer sempre più sofisticati. Muovendo dalla inattesa e sorprendente continuità tra «proiezioni» meteorologiche e cosmologiche, Pontzen ci guida lungo le tappe cruciali della scienza previsionale: ci porta per esempio nell’«imponente edificio in arenaria rossa» dello Smithsonian Institution, «il Castello» neogotico di metà Ottocento dove il direttore, Joseph Henry, deliziava gli ospiti predicendo i temporali su Washington..

La Via Lattea ha circa 300 miliardi di stelle. Si fa già fatica a immaginare un numero così elevato, eppure da tempo sappiamo anche che la nostra non è che una delle innumerevoli galassie presenti nell'universo. Di fronte a numeri di questa impensabile enormità la mente vacilla, ma non è che l'inizio della storia di questo libro. J. Richard Gott è stato uno dei primi cosmologi a proporre un modello nel quale la struttura del nostro universo somiglia a una spugna, fatta da ammassi di galassie connessi tra loro attraverso filamenti di galassie, a formare una gigantesca "ragnatela cosmica" che si sviluppa attorno a immensi spazi vuoti. Negli anni questa ragnatela è stata effettivamente mappata e questo libro è il racconto di prima mano, da parte di un protagonista assoluto della vicenda, di come una generazione di teorici e di astronomi sia riuscita a svelare la struttura macroscopica del cosmo..

Con l'esperienza di una vita vissuta ai telescopi e con i satelliti di tutto il pianeta, Giovanni F. Bignami ci racconta come l'astronomia abbia rivoluzionato la nostra visione delle stelle, dei sistemi planetari, delle galassie, cambiando le nostre idee sulla nascita e l'evoluzione dell'Universo. Negli ultimi vent'anni sono radicalmente evoluti i nostri metodi di osservazione e oggi sappiamo di condividere il nostro piccolo mondo con due universi in più, quello della materia oscura e quello dell'energia oscura (di cui conosciamo ancora poco). Grazie alla rivoluzione astronomico-planetologica avviata dalla scoperta di nuovi pianeti intorno alle stelle della nostra galassia, stiamo vivendo la più straordinaria trasformazione nella storia dell'umanità.

Cosa sappiamo dell'universo? Molto, moltissimo: la sua età, la sua struttura, cosa contiene e come ha fatto a evolvere in uno spazio disseminato di galassie, stelle, pianeti. Solo poco più di un secolo fa, non sapevamo quasi nulla di tutto questo. Il racconto di come la fisica moderna sia arrivata così avanti sulla strada della conoscenza del cosmo è il racconto di una straordinaria avventura scientifica, che Amedeo Balbi, astrofisico e divulgatore, ci aiuta a seguire passo dopo passo: dalla teoria della relatività di Einstein alla scoperta dell'espansione dell'universo, dall'osservazione della radiazione cosmica di fondo fino all'elaborazione del modello "classico" del Big Bang che oggi riteniamo la migliore descrizione dell'origine del cosmo. Allora, ormai sappiamo tutto dell'universo? Naturalmente no: se siamo sicuri dell'impianto generale, non abbiamo di certo definito con precisione tutti i dettagli..

La metafora della vita è il fil rouge che ricorre per tutto il testo: l'Universo raccontato come un essere vivente, attraverso analogie tra la vita dell'uomo e l'evoluzione delle strutture cosmiche. L'evoluzione del Cosmo - dalle grandi scale, scendendo via via fino alle galassie, alle stelle e ai sistemi planetari - è spiegata attraverso numerosi parallelismi con le fasi della vita dell'uomo e con esempi tratti dal nostro quotidiano. Il percorso termina con un focus sull'uomo, dove l'autrice mostra come gli atomi di cui siamo fatti provengano dalle stelle e come il nostro stile di vita possa avere un impatto rilevante sul pianeta Terra.