Con Gaia dentro il cuore della Via Lattea

Il cielo nascosto ai nostri occhi mortali, quel tessuto galattico colmo di un immenso numero di stelle e sconfinato per le nostri menti limitate, è il regalo di Gaia, la sonda che, nel dicembre 2013, è stata lanciata in orbita dall’Ente Spaziale Europeo (ESA). Questo satellite, con gli occhi puntati nel cuore della Via Lattea, ha già permesso di ricostruire una mappa dettagliata, registrando posizione, velocità di movimento e colori di due miliardi di stelle. Il catalogo dei dati raccolti da Gaia è, fin dall’inizio, aperto alla consultazione degli appassionati e di chi vuole saperne di più (https://www.asi.it/esplorazione/cosmologia/gaia/).

La rete luminosa delle stelle in movimento all’interno della  Via Lattea

Indagare l’intima costituzione della nostra amata Galassia. E’ questo il compito di Gaia, una ricerca affascinante che, secondo l’astronomo Marco Castellani, dell’Istituto nazionale di astrofisica (INAF) di Roma, impegnato in questa missione,  non può non intrecciare alla ricerca scientifica anche la poesia e le grandi domande filosofiche sul mistero dell’universo.

E per darne un’idea, basta ammirare la foto che Marco Castellani ha mostrato al pubblico riunito nella sede del circolo astrofili “Ruggieri” a Marghera, dove è stato invitato, nel novembre scorso, a tenere una conferenza sul tema.

Si tratta di una immagine (qui riprodotta) rielaborata a partire dai più recenti dati raccolti da Gaia, dove le sottili righe bianche sono “scie di luce” che rappresentano le stelle della nostra galassia nel loro movimento, calcolato per i prossimi quattrocentomila anni. La sonda Gaia scatta ogni giorno milioni di foto, che poi vengono lavorate tutte insieme, e ha anche modo di calcolare la velocità di spostamento da noi: così la stella, che si muove nel cielo, non appare più come un puntino, ma come una lineetta, in cui vengono ricostruiti anche i moti completi ipotizzabili, secondo i dati finora raccolti. 

Nella via lattea 200 miliardi di stelle. Nell’universo osservabile milioni di galassie, alcune nate subito dopo il Big Bang

Nella nostra galassia ci sono 200 miliardi di stelle, più grandi e più piccole del sole e di diversa natura: dalle nane bianche e gialle, alle giganti rosse, fino alle supernove e alle stelle a neutroni. Fino a 100 anni fa, molti astronomi ancora pensavano  che la Via Lattea coincidesse con l’intero universo.

Ora sappiamo che l’universo da noi osservabile comprende miliardi di galassie, e (per il fatto che nemmeno la luce si muove a velocità infinita) più lontane sono, più antiche sono, tanto che, con i telescopi attuali, riusciamo a identificare ammassi di stelle che si sono formate appena qualche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang, avvenuto quasi 14 miliardi di anni fa.

Nello spazio-tempo verso le origini dell’Universo, ma il futuro resta inconoscibile per la “Censura cosmica”

Ciò che finora sappiamo è che la distanza nello spazio implica anche lontananza nel tempo. Nel passato sempre. Mai nel futuro. Finora nello spazio-tempo osservabile, si indaga infatti soltanto il passato, ma non si può vedere nulla nel futuro. La chiamano “censura cosmica”. Perché noi partecipiamo del cosmo, da lì veniamo e lì torneremo, e del futuro di quel puntino azzurro, infinitamente piccolo, che è la Terra, siamo noi responsabili, costretti a fare ipotesi sul futuro e ad impegnarci costantemente per renderlo migliore, senza alcuna possibilità di scorciatoie temporali. Possiamo dunque cercare soltanto di indagare ciò che è stato, per imparare a costruire qualcosa che ne sia degno.

Campi affollati, al centro della Via Lattea circa 20 miliardi di stelle, miliardi di volte più grandi del Sole

La Via Lattea presenta innumerevoli campi affollati di stelle, tanto che la complessità della nostra galassia deve ancora essere compresa a fondo. Si tratta di una sfida continua per arrivare a penetrare il mistero del nostro cielo. La nostra galassia contiene circa 200 miliardi di stelle, ma già il suo nucleo conta stelle di varie dimensioni, per un totale di  20 miliardi la massa del Sole.

Nella Via Lattea ci sono inoltre circa 170  ammassi di stelle, chiamati ammassi globulari

Tra questi Omega Centauri, l’ammasso più popoloso di tutti, ben osservabile dalla terra, conta milioni di stelle. Gaia è l’occhio potente che ci permette di entrare nel mistero di questo cielo traboccante di stelle. La sonda dell’ESA è in grado di rilevare, ad esempio, quasi 140mila stelle in Omega Centauri, in un tempio di osservazione di appena un minuto.

E talvolta Gaia, ci porta ad indagare le galassie appena al di fuori della Via Lattea, fotografando anche ammassi di stelle della Grande Nube di Magellano.

I dati di Gaia: analisi dello spettro di ogni stella, dal visibile fino a infrarosso e ultravioletto

Ma come funziona Gaia? Tra una miriade di dati raccolti senza posa, Gaia, che si trova a 150 milioni di km da terra, deve selezionare quali dati inviarci.

La sfida, per gli scienziati, è stata quindi rendere Gaia “intelligente”.

“Nel cielo affollato della Via Lattea – racconta l’astronomo Castellani – Gaia seleziona un rettangolino di cielo, in cui spesso si trovano dati sovrapposti di tre, quattro stelle. Lo sforzo degli scienziati a terra, fin dall’inizio, è stato quello di distinguere, per esempio, il segnale di due stelle vicine”.

Compito degli astrofisici è quindi ricostruire a cosa possono riferirsi gli spettri registrati, cioè identificare la mappa dei colori di ogni specifica stella: il picco di emissioni, in maggioranza nello spettro del visibile, a cui si aggiungono altri dati nell’infrarosso e nell’ultravioletto.

Nel cervello di Gaia: una rete neurale per correlare i dati raccolti al profilo stellare corrispondente

Negli anni Ottanta l’Osservatorio Astronomico di Roma, grazie ad un lavoro coordinato dal Prof. Roberto Buonanno (che dell’Osservatorio è stato anche direttore), era riuscito a mettere a punto un sistema avanzato per la fotometria nei campi di stelle molto affollati: venne creato infatti il software ROMAFOT, utilizzato a lungo in diversi altri centri di ricerca sparsi per il mondo.

“Oggi il metodo che impieghiamo prevede l’analisi delle “componenti principali” – continua Castellani. – Dopo tentativi diversi abbiamo avuto una intuizione e cioé che, per  mappare al meglio il sistema che stiamo guadando, bisogna descriverlo con i suoi stessi occhi. Come dobbiamo procedere quindi per fare la validazione dei dati che Gaia ci invia? Abbiamo scelto il percorso delle reti neurali artificiali, cioé una semplificazione delle analisi che fa di continuo il nostro cervello di fronte ad un nuovo elemento, ma senza banalizzazione.

In sintesi: al sistema basato su reti neurali, viene proposta l’analisi di uno spettro registrato da Gaia e viene chiesto: si tratta di profilo stellare, o no? Il sistema neurale arriva al risultato, verificando i punti di similarità dei profili stellari, già mappati, con i nuovi dati arrivati. Vengono quindi rilevate le specifiche caratteristiche per ogni categoria di emissioni, in modo da poter collocare i dati registrati nel profilo stellare corrispondente”.

Alla ricerca della relazione che tiene insieme il tutto nel mistero dell’Universo

Ma anche le tecnologie più avanzate riescono a spiegare soltanto una parte infinitesimale degli innumerevoli misteri dell’universo osservabile, che, per dirla tutta, non si sa nemmeno se sia unico  o la manifestazione in realtà di un multi-verso cioè di più universi in relazione.

“Credo che la complessità della Via Lattea sia un valore da custodire, perché si tratta di un primo passo per cominciare a comprendere più a fondo il mistero anche di altre galassie, che stiamo riuscendo a vedere con i telescopi più innovativi, come il James Webb– conclude Castellani. – L’ obiettivo comune é raccontare meglio il nostro universo che è fatto di storie, non di atomi. Secondo le più recenti scoperte della fisica, infatti, alla base del Tutto sembra non ci siano delle particelle, ma una vera e propria tessitura di relazioni”.

Forse nel cuore del cosmo non ci sono né materia né energia, ma un filo sottile che Tutto collega intimamente.

Il Circolo Astrofili di Marghera “Guido Ruggieri”

Il Circolo Astrofili “Guido Ruggieri” è nato da un gruppo di appassionati di astronomia, alla fine degli anni Settanta, anche se l’atto costitutivo risale al 1984. Da quella data sono cambiate molte cose e persone, ma è rimasta la voglia di studiare e divulgare l’astronomia.
Il Circolo ha sempre trovato ospitalità nella struttura annessa al convento dei frati francescani di S. Antonio a Marghera, struttura che per molti anni fu sede della scuola di “Elettricità e radio”, diretta da Padre Egidio Gelain e poi da Padre Ruggero Nuvola. Qui è stato possibile realizzare un punto d’osservazione, attraverso l’utilizzo della terrazza, e l’impiego di un piccolo locale della soffitta, come sede della strumentazione e dell’attrezzatura di proprietà del Circolo. Successivamente, grazie allo spirito scientifico di Padre Ruggero Nuvola, e sotto la guida del presidente Giampaolo Gambato, si è costruito un bel Planetario, tuttora vanto del Circolo che lo gestisce e ne cura la manutenzione. Numerose sono le attività che il Circolo mette a disposizione della comunità: conferenze, osservazioni esterne, approfondimenti e visite guidate al Planetario.

Giampietro Favaro, che è stato presidente del circolo per sei anni e fa parte ora del consiglio, ha proposto per il 2023 un ciclo di conferenze dal titolo “Due di due”, inaugurato dagli incontri con l’astronomo Marco Castellani. “L’idea di partenza – rilancia Favaro – è sviluppare un tema specifico in due momenti, uno con incontro da remoto e uno in presenza, per cercare di approfondire maggiormente ogni argomento, senza banalizzazioni e con criteri più scientifici”.

Maja Fantini è l’attuale presidente del Circolo.

Per contatti e informazioni https://www.astrofilimestre.it/

La figura di Guido Ruggieri

Guido Ruggieri nacque a Faenza il 12 Agosto 1913. Diplomatosi ragioniere, trovò lavoro all’ufficio del Registro e durante la seconda guerra mondiale, che lo impegnò anche direttamente, si stabilì definitivamente a Mestre, dove trovò lavoro alla società locale di trasporti filoviari. Rimase a Mestre fino alla sua morte avvenuta il 7 Ottobre 1976. Amante della natura e delle scalate alpine, Ruggieri si interessò  anche di geologia e di paleontologia, ma la sua passione principale fu l’astronomia planetaria. Osservò con grande cura i moti di Marte e di Giove, e poi anche di Saturno, manifestatesi negli anni delle sue ricerche. Negli anni ’50 e nei primi ’60 fece osservazioni dalle sedi di vari Centri astronomici italiani. Fu molto impegnato nell’attività di divulgazione attraverso conferenze ed articoli pubblicati sulle maggiori riviste italiane.