Chi si sdraia su un prato lontano dalle luci della città se ne accorge subito: le stelle non sono sparse in modo ordinato, alcune zone del cielo sono affollate e altre sembrano quasi deserte. Non è un difetto degli occhi e non è nemmeno un caso, ed è esattamente il tipo di domanda ingenua da cui parte l’astrofisica. Reinout van Weeren, professore associato all’Università di Leida, la collega alla gravità, alla forma della Via Lattea e a uno scontro già previsto con Andromeda — e in fondo puoi scoprire con che sguardo guardi il cielo.
In una notte limpida, lontano dai lampioni, il cielo non assomiglia a una superficie punteggiata in modo regolare. Ci sono regioni fittissime e regioni quasi deserte, e l’occhio se ne accorge prima ancora che il cervello formuli la domanda: perché le stelle non sono distribuite in modo uniforme?
Reinout van Weeren, professore associato all’Università di Leida, parte dal ribaltare l’intuizione: strano non è il disordine, strano sarebbe l’ordine. «C’è una struttura: la distribuzione delle stelle non è completamente casuale, ma creare qualcosa di totalmente uniforme sarebbe davvero eccezionale».
La risposta più semplice ha un nome noto a chiunque abbia fatto fisica al liceo: gravità. La materia attira altra materia, e nel tempo questo processo concentra il gas e le stelle in ammassi e galassie invece di spalmarli in modo omogeneo. Intanto l’universo si espande, le galassie si allontanano le une dalle altre e tra loro restano vuoti enormi.
Il risultato è un universo a grumi. Van Weeren lo racconta con l’immagine di una foresta: gli alberi non crescono a distanze regolari, e non sono nemmeno tutti della stessa specie o della stessa taglia. Vale anche per il cielo, perché le stelle non hanno tutte la stessa luminosità propria. Una parte di quello che sembra disordine, insomma, è semplicemente varietà.
L’altro pezzo della spiegazione riguarda il punto di osservazione. La Via Lattea contiene circa 100 miliardi di stelle e il Sole non sta al centro, ma in periferia. Guardare il cielo significa quindi guardare da un posto decentrato, e la prospettiva cambia tutto.
«Se guardiamo in una certa direzione, ossia verso il centro della nostra galassia, vediamo molte più stelle di quante ne osserveremmo guardando nella direzione opposta», spiega van Weeren. La fascia lattiginosa che attraversa il cielo d’estate non è altro che questo: la nostra galassia vista di taglio, dall’interno.
La Via Lattea è una galassia a spirale, ma non è l’unico modello possibile. Gli astronomi ne riconoscono tre tipi:
La forma, in altre parole, non è solo estetica: è un indizio sulla storia di quella galassia e su quanto gas le è rimasto.
Che una galassia possa cambiare famiglia non è un’ipotesi astratta: riguarda anche la nostra. La Via Lattea e la Galassia di Andromeda dovrebbero scontrarsi entro i prossimi 10 miliardi di anni.
Il seguito è meno catastrofico di come suona, perché le stelle sono lontanissime tra loro e a contare è soprattutto il gas. Secondo van Weeren l’incontro produrrà prima un’enorme esplosione di formazione stellare; poi il gas si esaurirà e quello che resta potrebbe essere proprio una galassia ellittica.
Lo stesso meccanismo si osserva su scala molto più grande negli ammassi di galassie, l’oggetto del progetto ClusterWeb, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca (ERC) con l’identificatore 804208. Lì il conto torna in modo sorprendente: «Si è scoperto che gli ammassi di galassie sono composti quasi esclusivamente da galassie ellittiche».
A fare la differenza è il gas caldo che riempie lo spazio tra una galassia e l’altra. Capire come agisce serve a spiegare perché una galassia a un certo punto smette di produrre stelle, ed è esattamente il meccanismo su cui il progetto sta lavorando.
Chi immagina l’astronomia come una serata al telescopio scopre presto che il lavoro assomiglia molto di più alla fisica e all’analisi dei dati. Si studiano statistica e programmazione, si passano settimane su archivi di osservazioni e si impara a distinguere un segnale da un artefatto dello strumento.
Serve anche una certa pazienza con i tempi: molte domande in questo campo si misurano in decenni di osservazioni, non in un semestre. In compenso il percorso parte da una domanda che chiunque può farsi guardando in alto e arriva a un progetto con un finanziamento europeo.
Le stelle non sono sparse a caso perché la gravità raccoglie la materia in grumi e perché noi osserviamo da un punto preciso e decentrato della Via Lattea. Le tre famiglie di galassie, lo scontro previsto con Andromeda e il gas caldo degli ammassi sono pezzi della stessa storia: la forma di quello che vediamo racconta come si è formato.
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