Per le persone come me, anni luce, l'universo in espansione e il Big Bang fanno parte del linguaggio quotidiano.

Potresti percepirli come concetti distanti e astratti, meglio lasciare agli astronomi professionisti con telescopi da un milione di dollari.

O forse no. Penso che tu possa sperimentare la cosmologia dal tuo cortile, semplicemente guardando il cielo notturno o usando il telescopio di un astrofilo.

Lo spazio può essere inimmaginabilmente vasto, ma puoi sperimentarlo e misurarlo da solo. Puoi persino misurare l'espansione dell'universo.

Ecco alcuni suggerimenti su come arrivarci.

Suggerimento 1:guarda in alto, e immagina

Guarda il cielo notturno. Ci sono stelle in abbondanza, ma gran parte del cielo è scuro e questo ci dice qualcosa di molto importante.

Immagina un universo infinitamente grande e antico pieno di stelle. Viaggia in qualsiasi direzione e, infine, ti imbatterai in una stella. In questo universo, un immaginario cielo notturno della Terra non sarebbe scuro, sarebbe spettacolarmente luminoso.

Questo è il paradosso di Olbers, che ha diverse clausole di salvaguardia. Un universo finito è uno. Un altro è un universo con un'età finita, così che la luce di oggetti lontani non ha avuto il tempo di raggiungerci.

Senza nemmeno prendere un telescopio, abbiamo fatto un po' di cosmologia da cortile. Il cielo scuro che vediamo dalla Terra suggerisce l'età finita dell'universo.

Suggerimento 2:cattura le stelle

Ora prendi il tuo telescopio. Bellissime immagini di stelle possono essere scattate con un telescopio e una fotocamera su una montatura equatoriale, che può seguire le stelle mentre sembrano muoversi nel cielo. I telescopi su montature equatoriali possono costare meno di A$1, 000 (anche se il cielo è davvero il limite con il kit astronomico).

Una montatura equatoriale è diversa dal tipico treppiede per fotocamera, poiché ha un asse allineato con l'asse di rotazione terrestre. La montatura può seguire le stelle ruotando un solo asse, ed è letteralmente un modello meccanico della Terra rotante.

Rispetto al tuo occhio all'oculare, un telescopio e una macchina fotografica su una montatura equatoriale possono rivelare più cose dell'universo. Con i tuoi occhi puoi vedere, ma con una macchina fotografica puoi misurare, trasformando il tuo telescopio in una macchina cosmologica.

Suggerimento 3:guarda le posizioni delle stelle

Quanto sono lontane le stelle? Anche i piccoli telescopi forniscono indizi.

Mentre la Terra viaggia intorno al Sole, la direzione verso le stelle vicine cambierà. Le stelle più vicine sembrano muoversi avanti e indietro rispetto agli oggetti celesti più distanti.

Questa è la parallasse, ed è un po' come usare i nostri due occhi per percepire la distanza, tranne l'utilizzo di osservazioni telescopiche separate dal diametro dell'orbita terrestre attorno al Sole (300 milioni di km).

Se le stelle più vicine fossero 12, 000 volte la distanza Terra-Sole (1, 800 miliardi di km), le loro posizioni nel cielo cambierebbero di un centesimo di grado.

Questo suona piccolo, ma questo è circa lo stesso della dimensione angolare di Giove, e sarebbe facile da vedere con un telescopio da cortile. Anziché, anche le stelle più vicine sono così lontane che è una vera sfida per gli astronomi di cortile misurare le loro distanze.

Alcune delle stelle più vicine sono facili da trovare ma ancora inimmaginabilmente distanti. Alpha Centauri, il più brillante di "The Pointers" vicino alla Croce del Sud, è una coppia di stelle la cui distanza da noi è 270, 000 volte la distanza Terra-Sole.

Sirio, la stella più luminosa del cielo, è un po' più in là a 540, 000 volte la distanza Terra-Sole.

Con un telescopio, telecamera, e un po' di storia, puoi apprezzare che alcune stelle sono ancora più lontane.

Suggerimento 4:guarda la luminosità delle stelle

Nel 1908, L'astronoma americana Henrietta Swan Leavitt ha scoperto che le stelle note come Cefeidi variano di luminosità con un periodo che dipende dalla loro luminosità, o quanto sono luminosi. Più lungo è il periodo, più luminosa è la stella. Le cefeidi sono diventate lo strumento che ha permesso agli astronomi di misurare le distanze delle galassie.

Puoi vedere le Cefeidi più luminose nella Grande Nube di Magellano, che è 160, 000 anni luce di distanza dalla Terra, con telescopio e oculare. Con una macchina fotografica, puoi scattare immagini nel tempo per misurare le Cefeidi che diventano più luminose e più deboli, proprio come Henrietta Swan Leavitt ha fatto un secolo fa.

Nel 1923, Edwin Hubble ha rilevato una Cefeide nella "nebulosa" di Andromeda e si è reso conto che Andromeda è un'altra galassia, contenente molti miliardi di stelle. Ha concluso che l'universo è vasto e pieno di tali galassie.

Con un telescopio, una moderna fotocamera DSLR (o CCD) e lunghe esposizioni in un luogo buio, you can spot the very star Hubble used to make his momentous discovery. A star so far away, its light takes two million years to reach us.

Tip 5:measure shifted light

The expanding universe may be one of the strangest of cosmological discoveries. Most galaxies across the universe are rushing away from us and each other.

How can you measure the speed of galaxies across the vastness of space? With a speed camera, Certo.

A speed camera on Earth measures the Doppler shift of light bounced off a speeding car. We cannot bounce light off a galaxy, but we can measure the Doppler shift of light emitted by particular elements and molecules.

Hydrogen is the most abundant element in the universe, and it produces a very distinctive spectrum of light. We can see this spectrum in celestial objects if we add a diffraction grating to our telescope.

If we take spectra of quasars, some of the most luminous yet distant of astronomical objects, we can see the spectrum of hydrogen. But the emission lines are Doppler-shifted to redder colours (wavelengths) by the expanding universe.

Quasar 3C 273 is so bright that a 15cm telescope can detect the hydrogen alpha line in its spectrum in one hour. On Earth the hydrogen alpha has a wavelength of 0.66 microns, but for 3C 273 this line is shifted to 0.76 microns.

So what speed does 3C 273 clock? 47, 000 kilometres every second!

You can observe the expanding universe, with your own telescope.

Cutting-edge cosmology may require the Hubble Space Telescope, LIGO and the Square Kilometre Array. But if you're organised, motivated, and have the budget for a few key items, you can be a backyard cosmologist.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.