Margherita Hack: vita, libri e scoperte

Margherita Hack: vita, libri e scoperte A cura di Brunella Appicciafuoco.

Vita e scoperte dell'astrofisica Margherita Hack, prima donna italiana a dirigere un osservatorio astronomico e divulgatrice scientifica impegnata nella ricerca e nella difesa dei diritti civili

1Vita di Margherita Hack: i primi anni e la formazione liberale

Margherita Hack nacque a Firenze il 12 giugno 1922 da genitori che le insegnarono, come racconterà lei stessa, “l’amore per la libertà e la giustizia” e che ebbero una influenza importante sulla sua mentalità e formazione.

Margherita Hack (1922-1913)
Margherita Hack (1922-1913) — Fonte: redazione

Durante un’intervista Margherita Hack raccontava: “Ho avuto la fortuna di avere una famiglia molto liberale, mi lasciavano molto libera e mi dispiaceva quasi di non dover lottare per diventarlo”. Entrambi i genitori abbracciarono le dottrine teosofiche e oltre che la tolleranza e un atteggiamento contrario a discriminazioni di qualsiasi natura trasmisero alla figlia anche il rispetto per ogni essere vivente

All’età di quattro anni, si trasferì con la famiglia in una vecchia casa all'estrema periferia sud di Firenze, vicino al colle di Arcetri dove si trovava l’osservatorio e dove Galileo aveva vissuto gli ultimi anni della sua vita. 

Nata e vissuta sotto il fascismo, Margherita Hack definirà il secolo scorso come “tragico, segnato da due guerre mondiali, dal fascismo, dal nazismo, dalle persecuzioni razziali, dall'invenzione della bomba atomica e di quelle nucleari, ancor più distruttive, con cui si è instaurato un equilibrio del terrore”.    

Margherita Hack durante una lezione in Piazza della Signoria a Firenze nel 2008
Margherita Hack durante una lezione in Piazza della Signoria a Firenze nel 2008 — Fonte: ansa

"La mia generazione ha attraversato praticamente tutto questo secolo, drammatico per guerre e rivoluzioni, ma anche entusiasmante per gli enormi progressi della scienza e della tecnologia. Sono avvenute più scoperte in questi cent’anni che nei venti secoli precedenti, e le radici di questi profondi mutamenti le troviamo nel 1500 con Copernico, nel 1600 con Galileo, Keplero e poi con Newton."  

"È stato il secolo dei progressi della medicina e della biologia, dei trapianti, delle madri ultrasessantenni, delle clonazioni. Siamo apprendisti stregoni che potranno fare un gran bene a tutti i viventi o addirittura distruggere il pianeta. Nel bene e nel male abbiamo vissuto in un secolo straordinario".   

Sin da giovanissima, Margherita Hack maturò e non nascose mai idee fermamente antinaziste e, a causa di una discussione a scuola con delle compagne di ideologia opposta, fu sospesa per venti giorni con sette in condotta. I genitori la sostennero orgogliosi del coraggio che la figlia aveva avuto nel manifestare il suo pensiero. 

2Il Liceo e l’Università

Margherita Hack frequentò il liceo classico Galileo di Firenze e in quegli anni – e nei primi dell’Università - si impegnò nello sport a livello agonistico, vincendo due campionati universitari nel salto in alto e in lungo e classificandosi terza a due campionati italiani.  

Sistema solare
Sistema solare — Fonte: ansa

Con l’entrata in guerra dell’Italia, gli esami di maturità furono aboliti e le promozioni o bocciature avvennero con i voti riportati durante l’anno: “fui dichiarata matura con la media del sette, ed ebbi sei in matematica e fisica, che erano il mio forte, e otto in filosofia, di cui non capivo nulla”. 

Margherita Hack si iscrisse inizialmente alla facoltà di Lettere, capendo però immediatamente di aver intrapreso un percorso non adatto a lei e si trasferì quindi a Fisica, scegliendo la materia che suscitava maggiormente il suo interesse, per quanto al liceo classico non fosse tra le materie più approfondite. 

A due esami dalla fine del percorso di studi (siamo nel periodo tra febbraio e maggio 1943) Margherita Hack scelse astronomia come materia per la sua tesi. Il professor Fracastoro, assistente del professor Abetti - famoso fisico solare e direttore dell’osservatorio che teneva lezioni prettamente sulla parte di astrofisica - le suggerì come argomento lo studio di una classe di stelle variabili, chiamate cefeidi

Margherita Hack riceve il premio Vittorio De Sica da Giorgio Napolitano
Margherita Hack riceve il premio Vittorio De Sica da Giorgio Napolitano — Fonte: ansa

Margherita Hack non conosceva ancora l’argomento e iniziò così a leggere un testo dedicato alle cefeidi. Terminati gli esami iniziò a dedicarsi pienamente alla tesi di laurea in astronomia, il suo primo vero e proprio lavoro di ricerca. Lo scopo era quello di aggiungere lo studio di un’altra Cefeide a una serie studiata dall’astronomo tedesco Wilhelm Beeker.    

In pratica lo studio andava effettuato durante tutto il periodo di variabilità della stella per ottenerne un certo numero di spettri, dedurne le variazioni luminose a diverse lunghezze d’onda. Fu così che Margherita Hack iniziò ad occuparsi di spettroscopia stellare, il suo principale campo di ricerca.  

Osservatorio astronomico di Arcetri
Osservatorio astronomico di Arcetri — Fonte: ansa

Margherita Hack si laureò il 15 gennaio 1945 e il suo lavoro di tesi segnerà l’inizio di una vita dedicata alla ricerca e segnata da moltissimi premi e onorificenze a livello sia nazionale che internazionale.  

Dopo la laurea, Margherita Hack continuò a frequentare l'osservatorio di Arcetri come volontaria e a lavorare sulla tesi per la pubblicazione sulla rivista "Memorie della Società Astronomica Italiana", che era il seguito delle "Memorie della Società degli Spettroscopisti", la rivista di astrofisica più antica, che fu fondata nel 1871.    

3Il contesto storico

Immagine di un'esplosione atomica del 1971
Immagine di un'esplosione atomica del 1971 — Fonte: getty-images

Nel frattempo, come ricordava lei stessa, “arrivò finalmente il 25 aprile, la fine della guerra in Italia, e pochi giorni dopo vi fu la resa della Germania nazista, mentre il Giappone resisteva ancora. Ma per noi era davvero finita. Le città, soprattutto quelle del nord, erano semidistrutte dai bombardamenti, le ferrovie e le strade erano piene di interruzioni e quasi impraticabili. C'era tuttavia la voglia di ricominciare, la possibilità di parlare liberamente, di scrivere sui giornali, di riunirsi in animati comizi spontanei qua e là, come per ricuperare i ventidue anni di fascismo".     

L'agosto di quell'anno ci fu l'evento tragico che forse ha cambiato la storia dell'umanità: la bomba atomica, la distruzione totale di Hiroshima e Nagasaki, la fine definitiva della Seconda Guerra Mondiale, la morte o l'invalidità permanente di parecchie centinaia di migliaia di persone, che andavano ad aggiungersi ai sei milioni di ebrei e a tanti altri esseri umani colpevoli di non essere "ariani", sterminati nei lager nazisti.   

Umberto II di Savoia, re in carica fino a l'esito del referendum del 2 giugno 1946
Umberto II di Savoia, re in carica fino a l'esito del referendum del 2 giugno 1946 — Fonte: ansa

Ma il Giappone era lontano, noi eravamo giovani e ansiosi di un mondo pacificato, non c'era la televisione e le immagini delle due città distrutte le vedemmo diverso tempo dopo. Il 2 giugno 1946 ci fu il referendum: monarchia o repubblica? Si votava per la prima volta, e con ansia si attendevano i risultati. Finalmente, il risultato più atteso: aveva vinto la repubblica, il re se ne doveva andare.

Non era tanto per la persona di Umberto, che non aveva le colpe del padre e che si comportò in modo molto dignitoso, ma per l'assurdità di un sistema che era un residuo di passati privilegi, di un capo dello stato per diritto di nascita, un concetto che mi pareva facesse a pugni con l'idea di democrazia”.  

4Margherita Hack e il matrimonio con Aldo De Rosa

Margherita Hack al Festival delle Scienze di Roma nel 2009
Margherita Hack al Festival delle Scienze di Roma nel 2009 — Fonte: ansa

Nel frattempo, nel giugno del 1943, nel periodo in cui preparava gli esami di fisica teorica e fisica superiore, Margherita Hack incontrò per caso e dopo molti anni il suo amico d’infanzia Aldo De Rosa impegnato a sua volta nella lettura dei Dialoghi di Platone per un esame.   

Per quanto avessero ricevuto educazioni completamente diverse (Margherita una basata sulla fiducia e sulla libertà, mentre Aldo sull’autorità e sul dovere) i due furono sempre molto legati. Si sposarono nel febbraio del 1944, decisero di non avere figli e restarono insieme fino alla morte di lei, avvenuta il 29 giugno del 2013.   

5Il percorso professionale

5.1Firenze

Vasco Ronchi, direttore dell’Istituto di Ottica e una vera e propria autorità internazionale nel settore, offrì a Margherita Hack la possibilità di tenere dei corsi di matematica e geometria nel suo istituto.  

Nell’estate del 1946 Margherita Hack ottenne una borsa di studio che l’Istituto offriva per il perfezionamento di neolaureati in fisica e potette quindi approfondire materie quali ottica ed elettrotecnica. Nell’Istituto di Ottica e presso l’osservatorio, tra gli altri compiti Margherita aveva quello di effettuare osservazioni giornaliere delle macchie solari

5.2Milano

Immagine di alcune macchie solari riprese nel 2002
Immagine di alcune macchie solari riprese nel 2002 — Fonte: ansa

Il 12 giugno 1947 Margherita Hack si trasferì a Milano e il giorno dopo iniziò a lavorare in un'industria, dove il primo compito che le assegnarono fu quello di preparare un libretto di istruzioni per l'uso di una macchina fotografica. Qualche tempo dopo iniziò a collaborare con altri tre neolaureati in fisica, con cui si ricreò ben presto l'ambiente universitario.  

A partire dalla fine del 1947, l’azienda entrò in crisi e il lavoro di Margherita e gli altri subì una battuta d’arresto tanto che ripresero a studiare e ad occuparsi dei rispettivi lavori iniziati con la tesi. Margherita Hack si dedicò in particolare all’analisi dei dati relativi alle osservazioni di un'altra Cefeide, T Vulpeculae, e si recò anche all'osservatorio di Brera per la ricerca bibliografica.   

5.3Il ritorno a Firenze

Nel frattempo Vasco Ronchi d'accordo con Abetti, le propose di lavorare all'Istituto di Ottica per tre quarti del tempo e per un quarto all'osservatorio. Margherita accettò di buon grado la proposta, diede le dimissioni dall’azienda e riprese così il lavoro di ricerca. 

La Nebulosa Manubrio nella costellazione Vulpecula, di cui fa parte la cefeide studiata dalla Hack
La Nebulosa Manubrio nella costellazione Vulpecula, di cui fa parte la cefeide studiata dalla Hack — Fonte: ansa

Nel 1948 Fracastoro da assistente fu promosso astronomo, e Margherita Hack fu nominata assistente incaricata al suo posto, in attesa del concorso per passare di ruolo. Continuò a dedicarsi allo studio delle cefeidi, e iniziò una serie di esperienze nell’ambito dell’ottica fisiologica. 

Nel 1950 vinse il concorso per assistente alla cattedra di astronomia entrando quindi di ruolo e ottenendo la certezza di poter continuare le sue ricerche. Alla fine del 1952, pubblicò un importante lavoro sull’analisi comparativa di una decina di stelle Be. Abetti incaricò inoltre Margherita Hack, in qualità di assistente, di tenere tutte le lezioni essenzialmente di astronomia sferica e astrofisica.

L'astrofisica Margherita Hack durante il convegno Women and Space
L'astrofisica Margherita Hack durante il convegno Women and Space — Fonte: ansa

5.4Parigi

Alla fine del 1952 ottenne una borsa per un soggiorno di sei mesi all'Institut d'Astrophysique di Parigi, uno dei migliori centri a livello europeo e internazionale. Qui avrebbe dovuto lavorare con Daniel Chalonge alle "classificazioni bidimensionali", per trovare cioè dei criteri quantitativi per determinare la temperatura superficiale e la luminosità delle stelle a partire dalle misure degli spettri.   

Il gruppo lavorava con metodi rigorosamente standardizzati, ma per quanto lo scopo le risultasse molto interessante, Margherita Hack trovò il lavoro eccessivamente ripetitivo e non vedeva la possibilità di poter dare il benché minimo contributo originale. Fu così che suggerì altri criteri di classificazione, utilizzando gli stessi spettri. Iniziò quindi il suo lavoro indipendente, ottenendo risultati interessanti e giudicati adatti ad una pubblicazione sugli "Annales d'Astrophysique".

Osservatorio di Monte Mario a Roma
Osservatorio di Monte Mario a Roma — Fonte: ansa

5.5La libera docenza all’Università di Firenze

Tornata a Firenze riprese gli studi sulle cefeidi e sulle stelle Be. Nel marzo del 1954 sostenne l'esame di libera docenza (presso l'osservatorio di Monte Mario a Roma) e divenne libero docente dell'università di Firenze. Per quanto in quegli anni la divulgazione non fosse molto apprezzata negli ambienti scientifici, iniziò a collaborare col "Nuovo Corriere di Firenze".  

5.6 Osservatorio di Merate

Nel 1954 Margherita Hack chiese il trasferimento all'osservatorio di Merate, succursale dello storico osservatorio di Brera. Il primo lavoro che fece a Merate consistette nell’analisi spettroscopica della stessa Cefeide oggetto della sua tesi di laurea, la Ff Aquilae. Nello stesso periodo terminò un testo di fisica stellare che venne pubblicato dall'Editrice Universitaria di Firenze.    

Costellazione dell'Aquila, a cui appartiene la stella FF Aquilae
Costellazione dell'Aquila, a cui appartiene la stella FF Aquilae — Fonte: ansa

5.7Utrecht

Agli inizi del 1955 si trasferì in Olanda, a Utrecht - sede di una prestigiosa scuola di fisica solare- in quanto vincitrice di una borsa di studio per un soggiorno di sei mesi presso il CNR.  Fino a quel momento si era occupata principalmente di spettri stellari ed era quindi a tutti gli effetti un’astrofisica sperimentale

Dedicandosi ad un lavoro teorico avrebbe però potuto interpretare in modo più completo i risultati osservati e quindi Marcel Minnaert, direttore dell’osservatorio, le propose di calcolare alcuni modelli di atmosfere stellari per diversi valori di temperatura e gravità superficiali.   

Il risultato di questi calcoli permetteva di ottenere uno spettro teorico da confrontare con quello osservato per vari tipi di stelle. Cominciò così il suo lavoro di calcolo per individuare in una serie di tabelle e di numeri, l'andamento caratteristico di certe grandezze misurabili, da confrontare con quelle realmente osservate.   

Nello stesso anno fu proposta come membro dell'Unione astronomica internazionale e invitata per la prima volta all'assemblea internazionale. Tornata a Utrecht, riprese il calcolo dei modelli stellari e passò alla fase più interessante dell'interpretazione dei risultati. Il lavoro fu inviato alla rivista nazionale olandese, il "Bulletin of the Astronomical Institutes of Netherlands".  A Merate riprese le osservazioni delle stelle chimicamente peculiari.   

Secondo la Hack le stelle cadenti si vedranno sempre meno
Secondo la Hack le stelle cadenti si vedranno sempre meno — Fonte: ansa

5.8Università di Berkeley

Alla fine del 1955 Margherita Hack ottenne una borsa "Fulbright" per il viaggio e una borsa "SmithMundt" per un soggiorno presso il dipartimento di astronomia dell'università di Berkeley. Le fu assegnato da subito il compito di studiare una serie di spettri di una stella un po' più fredda del Sole. Questa era caratterizzata due forti righe d'emissione in corrispondenza delle righe caratteristiche del calcio ionizzato una volta.   

Margherita Hack era appassionata di bici da corsa
Margherita Hack era appassionata di bici da corsa — Fonte: ansa

Oltre alle anomalie che le erano state segnalate Margherita ne trovò altre: “Le righe di assorbimento non erano sempre identiche da uno spettro all'altro, ma apparivano a volte più larghe e asimmetriche, a volte più strette. Compresi che la stella era in realtà una coppia di stelle legate gravitazionalmente, e cioè orbitanti attorno al comune baricentro. Nessuno si era accorto prima della duplicità, perché i due spettri sono molto simili e perché le righe della stella meno luminosa, essendo un po' più deboli, sono in parte mascherate da quelle della compagna più splendente”. 

Grazie alle su osservazioni si iniziò a capire che quando due stelle sono abbastanza vicine, vi è un'azione reciproca che provoca una eccitazione degli strati più superficiali, che nel Sole costituiscono la "cromosfera". L’intensità delle righe di emissione è in grado di rivelare l'esistenza di una cromosfera, la sua eventuale estensione e grado di eccitazione. 

Margherita Hack al Palazzo delle Esposizioni durante la mostra Quark 2000
Margherita Hack al Palazzo delle Esposizioni durante la mostra Quark 2000 — Fonte: ansa

I risultati ottenuti furono inviati all’ "Astrophysical Journal", la principale rivista internazionale di astrofisica. Per l'intero anno accademico 1958-59  fu invitata a Berkeley per scrivere un trattato di spettroscopia stellare.  

5.9Università di Bologna

Durante la primavera del 1959, fu invitata a tenere un corso accelerato di astrofisica e radioastronomia a un gruppo di giovani fisici dell'Università di Bologna, esperti di particelle elementari, con il progetto di costruire un radiotelescopio e iniziare un campo di studi del tutto nuovo per loro.  

5.10La cattedra all’Università di Trieste e la direzione dell’Osservatorio

Nel 1963 c'erano due cattedre di astronomia vacanti: una a Bologna, e l’altra a Trieste. In quel periodo Margherita Hack aveva già più di cento pubblicazioni e all’inizio del 1964 le fu comunicata la vincita del concorso per la sede di Trieste

Dal 15 dicembre di quell’anno la Hack divenne quindi titolare della cattedra di astronomia dell'Università di Trieste, ed ebbe per legge l'incarico di direttore dell'osservatorio astronomico. In quegli anni l’osservatorio di Trieste era l'ultimo in Italia, sia per numero di dipendenti che per la dotazione strumentale. 

Vi era quindi la necessità di avviare nuovi programmi di ricerca e bandire rapidamente concorsi per tutti i posti vacanti per tecnici e astronomi. “Era urgente trovare un luogo adatto sull'altopiano carsico, lontano dalle luci della città, dove installare i telescopi esistenti ed eventualmente nuove attrezzature”. 

Margherita Hack riceve l'onoreficenza di Cavaliere di Gran Croce
Margherita Hack riceve l'onoreficenza di Cavaliere di Gran Croce — Fonte: ansa

Nel 1971, quando entrò in funzione il telescopio da un metro per le ricerche di fotometria, fu realizzata la succursale di Basovizza e la sua attrezzatura scientifica fu portata a termine. In quell'anno, il personale dell'osservatorio salì a dieci ricercatori, diciannove tecnici e due ausiliari.  

Margherita Hack aveva già risolto i principali problemi che si era proposta di affrontare nel momento in cui assunse la direzione. Nel giro di relativamente poco tempo l'osservatorio di Trieste divenne ben noto in campo internazionale, sia per le ricerche spettroscopiche e fotometriche di fisica stellare, che per quelle di radioastronomia solare. Nel 1974 proprio a seguito di tutto ciò a Margherita Hack fu chiesto di organizzare il secondo congresso europeo dell'Unione astronomica internazionale

6Margherita Hack: divulgazione scientifica e i riconoscimenti

Oltre che alla ricerca scientifica, Margherita Hack si dedicò moltissimo alla formazione di numerosi studiosi e, oltre che alla pubblicazione di lavori specialistici su riviste internazionali, anche alla divulgazione scientifica per coinvolgere il grande pubblico.

Come già detto, Margherita Hack ha svolto la sua attività scientifica prettamente tra le Università di Firenze, Milano e Trieste dove ha diretto l’Osservatorio Astronomico dal 1964 al 1987 e il Dipartimento di Astronomia dal 1985 al 1997, eccellenze riconosciute a livello internazionale. 

Tra i riconoscimenti ottenuti ricordiamo ad esempio la medaglia d’oro e il Diploma di prima classe per i benemeriti della Scienza e della Cultura del Ministero dell’Università e della Ricerca Scientifica e Tecnologica. Nel 1997 divenne Professore emerito dell’Università di Trieste e Presidente del Consorzio per lo sviluppo degli Istituti di Fisica della stessa Università.  

È stata socio nazionale dell’Accademia dei Lincei, membro dell’Unione astronomica internazionale e della Società Italiana di Fisica e della Società Europea di Fisica, membro onorario della Società Astronomica Italiana. Ha inoltre preso parte a consigli scientifici della NASA e dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) ed ha svolto attività di ricerca in veste di visiting professor presso varie Università e Istituti europei e americani. 

7Margherita Hack e la religione

Ferma sostenitrice dell’approccio scientifico, contro ogni forma di superstizione e irrazionalismo, Margherita Hack si è sempre dichiarata atea, lontana dall’ “invenzione di Dio” per rispondere a quanto lasciato in sospeso dalla scienza la quale “si avvicina asintoticamente alla verità e forse non raggiungerà mai la comprensione completa del nostro mondo”. 

La scienziata ha sempre evidenziato la completa scissione tra fede e scienza considerando l’impossibilità per quest’ultima di dimostrare tanto l’esistenza quanto la non esistenza di Dio. Margherita Hack ha quindi da sempre difeso limpidamente l’importanza della laicità dello Stato e della ricerca scientifica e sostenuto l’etica dei laici, completamente disinteressata. 

“Dio ci aiuta a spiegarci ciò che non comprendiamo: la scienza. Da una parte è stupefacente pensare che da una zuppa di particelle elementari la materia abbia potuto aggregarsi fino a formare esseri così complessi quali siamo noi. Dall’altra, mi meraviglio quando guardando un cielo stellato pensando che semplicemente analizzando la luce […] studiando lo spettro delle stelle si sia potuti arrivare in poco più di un secolo a capire tanto della loro struttura, delle fonti di energia che le fanno brillare e di come questa le modifichi. Da una parte meraviglia e sgomento di non saper rispondere al perché l’universo e la materia siano così, dall’altro la meraviglia di essere arrivati a capire davvero tanto in così poco tempo da questo minuscolo pianeta che è la Terra”.  

8Margherita Hack e l’impegno sociale

Margherita Hack a Firenze durante una lezione in piazza
Margherita Hack a Firenze durante una lezione in piazza — Fonte: ansa

Margherita Hack fu sempre un’attenta osservatrice del mondo e della realtà del suo tempo ma sempre con un occhio rivolto al passato poiché è proprio qui che il progresso della scienza e della tecnologia affonda inevitabilmente le sue radici.  

Da sempre sostenitrice dei diritti civili, ha sostenuto ad esempio gli omosessuali (“Hanno gli stessi diritti di tutti: essere omosessuali è solo una variante della specie umana”) e i diritti degli animali (“Sono vegetariana e sono contraria agli esprimenti sugli animali, una barbarie contro natura, di cui si può fare tranquillamente a meno”).  

A proposito della legge 40 sulla fecondazione assistita si esprimeva in questi termini:“A causa di questa legge si vieta la ricerca sulle cellule staminali embrionali, sacrificando persone malate di malattie ancora oggi inguaribili, per salvare esseri ancora in fieri[…]”).

8.1Approfondimenti

8.2Le cefeidi

La Via Lattea
La Via Lattea — Fonte: ansa

Il nome di questa classe di stelle deriva da δ Cephei (δ indica che è la quarta come splendore), la prima variabile di questo tipo osservata nella nostra galassia (costellazione del Cefeo). Le Cefeidi, o Variabili Cefeidi, sono stelle che diventano periodicamente più o meno brillanti e sono in questo estremamente regolari e quindi utilizzabili per la misura delle distanze cosmiche. 

“La durata del periodo, lo splendore al massimo e al minimo e la forma della curva di variazione luminosa (detta curva di luce), si mantengono inalterati per migliaia di anni. I periodi delle Cefeidi sono compresi fra 1 e 50 giorni, seguendo una relazione ben definita fra la lunghezza del periodo e lo splendore assoluto”. 

La Nube di Magellano
La Nube di Magellano — Fonte: ansa

Nel 1912, Henrietta Leavitt – un’astronoma di Harvard - notò che Cefeidi, nella Nube di Magellano - galassia che dista circa 200.000 anni luce dalla nostra ed è considerata, insieme alla Grande Nube, un satellite della Via Lattea - diventavano periodicamente più luminose e più deboli. La studiosa riuscì a misurare l'intervallo fra un massimo di luminosità e il successivo di ciascuna stella (tale intervallo è definito periodo).   

Scoprì quindi la relazione che lega la luminosità di una Cefeide al suo periodo di variabilità: più lungo è il periodo di variabilità, maggiore è il suo splendore assoluto. Le Cefeidi sono piuttosto abbondanti e molto luminose e possono essere individuate nella nostra Galassia e in altre galassie vicine. Se occorre scoprire la distanza di una galassia vicina, si cercano di solito le sue Cefeidi e se ne misura il periodo.  

Telescopio spaziale Hubble
Telescopio spaziale Hubble — Fonte: ansa

I dati della Leavitt dimostrano infatti che ogni periodo ha associato un solo valore di luminosità e quindi dal periodo e dalla relazione periodo-luminosità è possibile ottenere la luminosità della stella. In questo modo è possibile ricavare la distanza della stella e quindi della galassia in cui si trova.  

Le distanze in questione possono raggiungere i 13 milioni di anni luce dalla Terra, quando si usano telescopi terrestri. Per distanze maggiori, le Cefeidi diventano troppo deboli per poterle osservare. Recentemente, i telescopi spaziali come Hubble hanno usato lo stesso metodo con Cefeidi più distanti. Osservando una galassia detta M100 nell'Ammasso della Vergine, gli astronomi ne hanno determinato la distanza (56 milioni di anni luce) proprio grazie alle Cefeidi (fonte: INAF).  

8.3Lo studio degli spettri dei corpi celesti

Angelo Secchi, gesuita e astronomo italiano dell'Ottocento
Angelo Secchi, gesuita e astronomo italiano dell'Ottocento — Fonte: ansa

Lo spettro di una stella consiste di una strisciolina di luce colorata dal rosso al violetto. Questa strisciolina non è altro che la luce emessa dalla stella, scomposta nelle sue varie lunghezze d'onda. Generalmente questo spettro (detto spettro continuo) è solcato da righe scure, e talvolta da righe brillanti”. (Margherita Hack, L'amica delle stelle - Storia di una vita).   

I primi studi sugli spettri stellari furono effettuati, dopo la seconda metà dell’Ottocento, dal gesuita Angelo Secchi che raggruppò gli spettri delle stelle in 3 tipi principali: le stelle bianco azzurre, quelle gialle e quelle arancioni, più un quarto tipo che definì «assai bizzarro e vario». Ad ognuna di queste tipologie corrispondeva un diverso spettro di righe scure (diverso in termini di numero e larghezza delle righe).  

Sistema solare
Sistema solare — Fonte: ansa

L’importante intuizione di Angelo Secchi fu che il colore doveva essere un indice della temperatura superficiale delle stelle (quelle bianco azzurre dovevano essere le più calde e le rosse le più fredde). Dall’osservazione degli spettri di vari elementi sia gassosi che solidi portati allo stato di vapore Kirchhoff osservò non uno spettro continuo ma uno spettro di righe brillanti caratteristico per ciascun elemento.  

Lo spettro di assorbimento caratteristico dei diversi elementi chimici allo stato gassoso può essere ottenuto in laboratorio e dal confronto con le righe scure presenti negli spettri solare e stellari si potette capire che le righe dello spettro stellare erano dovute agli stessi elementi chimici presenti sulla Terra

Immagine della luna crescente
Immagine della luna crescente — Fonte: istock

All’inizio del XX secolo, con la nascita della fisica quantistica si cominciò a capire che un dato elemento è in grado di emettere o assorbire radiazione solo in determinate condizioni di temperatura e densità.  

Lo studio degli spettri dei corpi celesti ha quindi permesso la determinazione di temperatura e densità superficiali: la presenza o meno delle righe dei vari elementi nello spettro di una stella dipendeva non solo dalla composizione chimica ma anche dalle condizioni fisiche dell’atmosfera stellare

Capiamo quindi come lo studio degli spettri permetta di valutare le atmosfere stellari in termini di chimica quantitativa. Tale settore ha pertanto rivestito un ruolo fondamentale per lo sviluppo dell’astrofisica, branca dell’astronomia che, in particolare, si occupa della fisica dei corpi celesti

Il sole durante un'eruzione solare
Il sole durante un'eruzione solare — Fonte: ansa

Quindi: bisogna tener presente che grazie ad esperimenti effettuati in laboratorio si conoscono le leggi che governano l’emissione di radiazione da parte di un corpo in diverse condizioni di temperatura e densità. Partendo dalle leggi dei gas si può arrivare a conoscere la struttura delle stelle e la natura delle fonti di energia

La conoscenza delle leggi che regolano l’emissione di radiazione da parte della materia ha permesso di analizzare gli spettri oltre che delle stelle anche ad esempio delle nubi di gas e delle galassie. In questo modo si è arrivati a conoscerne la temperatura, la densità, lo stato (solido, liquido o gassoso) e la composizione chimica.  

8.4Nota

Prima dell’inizio dell’era spaziale gli astronomi conoscevano molto meglio la struttura fisica delle stelle che non quella dei pianeti, che sono molto più vicini a noi. Questo proprio perché le stelle emettono luce propria e dall’analisi dei loro spettri otteniamo moltissime informazioni sulla loro natura fisica e la loro composizione chimica.  

Al contrario, i pianeti riflettono la luce del Sole e quindi le informazioni che possiamo ottenere dai loro spettri riguardano solo alcune caratteristiche della loro atmosfera. Le nostre conoscenze ad esempio della Luna, di Venere e di Marte sono aumentate moltissimo grazie alle sonde spaziali.   

Le leggi morali non ce le ha date Dio, ma non per questo sono meno importanti.

Margherita Hack