Harlow Shapley non si limitava a guardare le stelle. Ha mappato l’oscurità tra loro. Nato a Nashville, Missouri, nel 1885, questo astronomo americano avrebbe infine riscritto la nostra comprensione della nostra posizione nel cosmo. Il suo lavoro non si è limitato a modificare i numeri. Ha spostato l’intero centro della Via Lattea lontano dalla Terra.
Prima di Shapley, l’umanità amava considerarsi centrale. Eravamo il fulcro. Il sole sedeva nel mezzo della galassia. La logica sembrava valida se si guardava il cielo notturno solo dal nostro specifico punto di osservazione. Shapley ha dimostrato che era sbagliato. Ha dedotto che il sole si trova vicino al piano centrale della Via Lattea, ma non è affatto vicino al centro. Si trova a circa 30.000 anni luce di distanza. Questo è molto lontano dalla festa.
Questo non è stato un singolo momento di intuizione. Era una fatica di calcolo. Tutto iniziò nel 1911. Shapley lavorò a stretto contatto con Henry Norris Russell per decifrare il codice sulle dimensioni stellari. Si sono concentrati sui sistemi binari. Si tratta di coppie di stelle che orbitano attorno ad un centro di massa comune. Quando si eclissano a vicenda, la loro luce si affievolisce. Questo oscuramento è misurabile. Sono dati.
Shapley utilizzò queste misurazioni per trovare la dimensione fisica delle stelle. Ha trasformato le curve di luce in realtà fisiche. Questo metodo è diventato la procedura standard per più di 30 anni. Era il gold standard per misurare le dimensioni stellari. Se volevi sapere quanto era grande una stella, guardavi le sue eclissi. Shapley aveva costruito il sovrano.
Ma c’era un intoppo. Alcune stelle si sono comportate diversamente. Pulsavano. Erano conosciute come variabili Cefeidi. Altri astronomi pensavano che si trattasse semplicemente di coppie binarie che si eclissavano a vicenda. Shapley vide il difetto. Ha dimostrato che le variabili Cefeidi non possono essere coppie di stelle che si eclissano a vicenda. I conti non reggevano. La variazione della luce era troppo complessa. Troppo ritmico.
Quindi ha guardato più in profondità. Fu il primo a proporre che si trattasse di stelle pulsanti. Respirano. Si espandono e si contraggono. Questa distinzione contava. Ha chiarito la confusione sul campo. Ciò ha consentito agli astronomi di utilizzare in seguito queste stelle come “candele standard”, strumenti per misurare grandi distanze nello spazio. Identificando correttamente la loro natura, Shapley non si è limitato a classificare un tipo di stella. Ha consentito la misurazione della dimensione reale della galassia.
Morì a Boulder, in Colorado, il 20 ottobre 1972. Il sole rimase dov’era, in giro nei sobborghi della galassia. Non ci siamo mossi. Ma la nostra mappa è cambiata. Abbiamo imparato che non siamo il centro di nulla. Solo una piccola parte di un sistema molto più grande e indifferente.
Ridefinire il nostro posto nel cosmo
Nel 1914, Harlow Shapley si era insediato nello staff dell’Osservatorio di Mount Wilson a Pasadena, in California. Il premio in palio era il telescopio riflettore di 1,5 metri. Era lo strumento più grande del cielo e Shapley lo usò per mappare gli ammassi globulari della Via Lattea. Queste non erano stelle qualunque. Erano pacchetti densi e sferici contenenti fino a un milione di soli ciascuno.
A quel tempo, gli astronomi conoscevano circa 100 ammassi di questo tipo. Shapley notò qualcosa di strano. Un terzo di loro si trovava nella costellazione del Sagittario. Questo non è stato casuale. Ha usato un nuovo trucco per misurare la distanza. Il trucco coinvolgeva le stelle variabili RR Lyrae. Queste stelle pulsano con un ritmo. Il loro periodo di variazione è legato direttamente alla loro luminosità. Se conoscessi il polso, conosceresti la vera luce. Se conoscessi la luce vera e la luminosità apparente, conosceresti la distanza.
I dati hanno dipinto un quadro. I grappoli formavano una sfera. Il centro di quella sfera puntava verso il Sagittario. Sembrava logico che gli ammassi orbitassero attorno al centro galattico. Quindi, Shapley ha fatto i conti. Collocò il Sole a circa 50.000 anni luce dal nucleo galattico. (Il lavoro successivo lo ha corretto a 30.000). Questo è stato uno shock. Prima di Shapley, tutti pensavano che il Sole si trovasse vicino al centro della Via Lattea. Aveva semplicemente smentito quella supposizione. I suoi calcoli hanno fornito la prima stima realistica delle reali dimensioni della galassia. Ciò ha cambiato per sempre l’astronomia galattica.
Il grande dibattito del 1920
Mentre Shapley stava espandendo la Via Lattea, un altro problema assillava gli astronomi. Cosa erano le nebulose a spirale? Oggetti come la Nebulosa di Andromeda sembravano deboli macchie. Alcuni pensavano che fossero piccole nuvole all’interno della nostra galassia. Altri pensavano che fossero esse stesse intere galassie.
Questa tensione esplose il 26 aprile 1920. L’Accademia Nazionale delle Scienze si riunì a Washington, D.C. Sul podio c’erano due uomini. Da una parte c’era Shapley. Dall’altro c’era l’astronomo americano Heber Curtis. Il loro scontro divenne noto come il Grande Dibattito. Non aveva un vincitore chiaro, ma ha evidenziato la posta in gioco.
Curtis ha rifiutato l’enorme Via Lattea di Shapley. Se la galassia fosse così grande, sosteneva, le nebulose non potrebbero trovarsi al suo interno. Credeva che le nebulose a spirale fossero “universi-isole” indipendenti. Shapley si trovava accanto all’enorme scala della Via Lattea. Ma sosteneva che le nebulose a spirale fossero semplicemente nubi di gas, simili ad ammassi globulari, sparse all’interno della nostra galassia.
La storia ha dato ragione a Curtis sulle nebulose. Erano davvero altre galassie. Ma Shapley aveva ragione riguardo alle nostre dimensioni. L’universo era molto più grande di quanto chiunque avesse immaginato. È stata una vittoria complicata per entrambi gli uomini.
Zone esistenti e abitabili
Shapley non si è fermato alla Via Lattea. Osservò le galassie vicine, concentrandosi soprattutto sulle Nubi di Magellano. Notò che le galassie non fluttuano da sole. Si raggrupparono insieme. Chiamò questi ammassi “metagalassie”. Questo termine per gli ammassi galattici ha aiutato a inquadrare il modo in cui vediamo la struttura su larga scala.
Nel 1953 Shapley propose una teoria che ancora oggi modella la nostra ricerca della vita. La chiamò la “cintura dell’acqua liquida”. L’idea era semplice ma profonda. Un pianeta deve trovarsi a una distanza specifica dalla sua stella. Troppo vicino e l’acqua bolle. Troppo lontano e si blocca. Solo in quella fascia un pianeta può contenere un’atmosfera e mantenere l’acqua liquida. Ora la conosciamo come la zona abitabile. Rimane un concetto fondamentale in astrobiologia.
La sua carriera si spostò da Mount Wilson all’Università di Harvard. Lì divenne professore. Nel 1921 assunse la direzione dell’Osservatorio dell’Harvard College. Mantenne quell’incarico fino al 1952. Dopo le dimissioni, mantenne i titoli di direttore emerito e Professore di Astronomia Paine.
Ha lasciato una significativa bibliografia. Gli Ammassi Stellari arrivarono nel 1930. Seguirono i Voli dal Caos. Galaxies uscì nel 1943. Tra i lavori successivi ricordiamo The Inner Metagalaxy (1957) e Of Stars and Men (1958). Quest’ultimo divenne un film nel 1962. Fu anche il padre di Lloyd Shapley, premio Nobel per l’economia.
L’uomo che spinse il sole ai confini della galassia contribuì anche a definire dove potrebbe esistere la vita altrove. L’universo è diventato più grande, ma la ricerca di significato al suo interno è diventata più precisa. Stiamo ancora esaminando quei cluster.
