Per migliaia di anni, la gente è rimasta sconcertata sulla striscia lattiginosa che si estende su tutto il firmamento. In epoca moderna, Galileo Galilei ha scoperto che questa Via Lattea è composta da innumerevoli stelle. Però, solo nel XX secolo gli astronomi sono riusciti a decifrarne la forma e la vera natura.

"La mia terza osservazione riguarda la natura della Via Lattea (...) Non importa quale parte di essa si mira con il telescopio, si trova un numero enorme di stelle, molti dei quali sono piuttosto grandi e molto suggestivi; ancora, il numero delle piccole stelle è assolutamente insondabile." Queste parole furono scritte nel 1610 da un uomo che con il suo telescopio autocostruito studiava terre sconosciute che non erano di questo mondo. Fu quest'opera che gli valse un posto nella storia:Galileo Galilei .

La terra che ha descritto è letteralmente fuori dal mondo, e il documento porta il titolo Sidereus Nuncius ("Messaggero stellato"). Dentro, il matematico e astronomo italiano presenta le sue osservazioni dei satelliti di Giove, la luna terrestre e anche la Via Lattea. Fino ad allora, la loro natura era rimasta un mistero, ed era stato soprattutto oggetto di mitologia. Il filosofo naturalista greco Democrito aveva già affermato nel V secolo aC che la striscia diffusamente luminosa nel cielo – conosciuta dai boscimani !kung africani come la “spina dorsale della notte” – consisteva di innumerevoli stelle deboli.

Mola nel firmamento

Dopo la scoperta fatta da Galilei, però, sarebbero trascorsi quasi 150 anni prima che questa struttura celeste tornasse ad essere oggetto di studio scientifico. Thomas Wright della contea di Durham credeva che le stelle fossero disposte in una regione piatta simile a una mola, che si estendeva su tutto il cielo. Per lui, la Via Lattea non era altro che la proiezione di questa mola. Il filosofo tedesco Immanuel Kant si è impadronito di questa teoria ed è arrivato molto vicino alla scoperta della verità.

Nella sua Storia naturale generale e teoria dei cieli, pubblicato nel 1755, spiegò la Via Lattea come uno strato di stelle esteso e molto diluito. Il Sole, la Terra e tutti gli altri pianeti facevano parte di questo strato, ma non al suo centro. A seconda della linea di vista, lungo il piano dello strato o verticalmente al di fuori di esso, vedremmo un diverso numero di stelle.

Ma come facevano gli astronomi a scoprire se la vista apparente della Via Lattea nel cielo rifletteva la sua effettiva struttura spaziale? Le statistiche stellari ideate alla fine del XVIII secolo da Friedrich Wilhelm Herschel promettevano una soluzione:Herschel registrava le coordinate e la luminosità di tutte le stelle che poteva vedere attraverso il suo telescopio.

Però, l'impresa è fallita:a parte l'inattendibilità di tali misurazioni – ad esempio, sebbene fosse possibile determinare la luminosità apparente delle stelle, era impossibile determinare la loro luminosità assoluta e quindi la loro distanza - c'era anche un problema fondamentale:la Via Lattea è piena di materia interstellare, nuvole di gas e polvere che assorbono la luce delle stelle. Ciò oscura la vista della regione centrale e rende impossibile vedere la struttura generale. Per questa ragione, le statistiche stellari non possono mai comprendere il sistema nel suo insieme, ma solo la regione intorno al sole fino a un raggio di circa 10, 000 anni luce. La svolta non è arrivata fino alla metà del 20 ° secolo, quando gli astronomi impararono a guardare il cielo con occhi diversi usando i radiotelescopi.

Uno sguardo attraverso cortine di polvere

L'idrogeno è l'elemento più comune nell'universo. Come parte della materia interstellare, l'idrogeno neutro (H1) riempie lo spazio tra le stelle, e così riempie anche la Via Lattea. Ciò significa che la distribuzione delle nubi di gas idrogeno traccia la forma dell'intero sistema, simile al modo in cui le ossa modellano il corpo umano.

Ma come rendere visibili queste "ossa" cosmiche? La risposta è fornita dal nanouniverso:nello stato fondamentale dell'idrogeno, la direzione di rotazione del nucleo atomico e l'elettrone che orbita attorno ad esso sono antiparalleli. Se due atomi di idrogeno si scontrano, la direzione di rotazione del nucleo e dell'elettrone può essere capovolta per finire paralleli l'uno all'altro - e dopo un certo tempo, ritornano al loro stato antiparallelo di base.

Questo processo rilascia energia, che viene irradiato come un'onda elettromagnetica. Questa linea si trova nella gamma radio dello spettro elettromagnetico. Nonostante la densità estremamente bassa di materia interstellare, gli atomi si scontrano costantemente, facendo risplendere le aree H 1 alla luce di questa linea di idrogeno.

Questa radiazione penetra quasi senza ostacoli nelle cortine di polvere e può essere captata dai radiotelescopi. Grazie a questa nuova finestra sull'universo, gli astronomi sono riusciti a scoprire la struttura a spirale della Via Lattea. Però, negli anni '70, i ricercatori hanno scoperto che l'idrogeno da solo non era sufficiente come indicatore della morfologia della galassia perché, Per esempio, è meno concentrato nei bracci a spirale del previsto. La ricerca è ricominciata.

Braccia in movimento

L'indicatore più importante si è rivelato essere nuvole di molecole interstellari; emettono radiazioni alla luce del monossido di carbonio (CO). Ora stava gradualmente diventando possibile perfezionare il ritratto della Via Lattea. Di conseguenza, la galassia (dal greco gala:latte) è una ruota piegata, 100, 000 anni luce di diametro e con uno spessore di soli 5, 000 anni luce. Il mozzo della ruota con il suo buco nero è circondato da un rigonfiamento sferico di stelle con una struttura a forma di sigaro incastonata, una specie di barra.

Verso le 15, 000 anni luce dal centro, si estende un anello composto anch'esso da polveri e nubi di gas, così come le stelle. La galassia è caratterizzata da diversi bracci. La maggior parte di essi porta i nomi delle costellazioni stellari in cui li osserviamo:il Sagittario e l'Arma di Perseo, le armi Norma e Scutum-Crux, il braccio 3-Kiloparsec e il braccio Cygnus.

Il nostro sistema solare si trova nel braccio di Orione, 26, 000 anni luce dal centro e quasi sul piano principale. Il sistema, che contiene circa 200 miliardi di soli, è circondato da un alone sferico contenente migliaia di ammassi stellari globulari e una regione sferica costituita da plasma di idrogeno molto sottile. L'intera galassia ruota, con oggetti più vicini al centro che ruotano più velocemente, e quelli più lontani dal centro ruotano più lentamente. La curva di questa rotazione differenziale mostra irregolarità che non possono essere spiegate dalla sola massa visibile.

Qui, è probabile che la materia oscura invisibile abbia un ruolo. E gli astronomi affrontano l'ennesimo problema:nonostante la rotazione, i bracci a spirale non si srotolano, ma hanno mantenuto la loro forma per miliardi di anni. Una spiegazione di ciò sono le onde d'urto che si propagano in tutto il sistema e compattano la materia nei bracci a spirale come un ingorgo in autostrada. I ricercatori sono ancora sconcertati su cosa causi queste onde di densità.