Cos’è un anno luce?

L’anno luce è un’unità di misura indispensabile per chiunque cerchi di capire lo spazio esterno. Fai parlare un gruppo di astronomi e li sentirai dire “anni luce” con la stessa frequenza con cui senti i tifosi di calcio parlare di “yard”.

Per i non scienziati, però, l’anno luce può essere un concetto sconcertante. È un’unità di distanza anche se potrebbe sembrare un’unità di tempo. Ad aumentare la confusione, i film di fantascienza e gli spettacoli televisivi di routine pasticciano con il concetto.

Anche la serie originale di “Star Trek” ha sbagliato gli anni luce. In un episodio del 1968, la principessa aliena Elaan di Troyius dice al capitano Kirk che avrebbe preferito nascondersi nella sua stanza per “10 anni luce” piuttosto che uscire e parlargli. Ops.

Quanto è lontano un anno luce?

Un anno luce è la distanza che un raggio di luce percorre nel vuoto in un anno. È importante specificare il vuoto perché la luce rallenta quando passa attraverso qualsiasi tipo di materia. (La maggior parte dell’universo è un vuoto quasi perfetto, quindi gli astronomi possono generalmente assumere che la luce si muova alla sua massima velocità.

La luce viaggia a 299.792.458 metri (186.282,397 miglia) al secondo. Moltiplicate questo numero per il numero di secondi in un anno (31.557.600), e avrete la vostra risposta: Un anno luce è 9.460.730.473.000 chilometri, o 5.878.625.373.000 miglia. Arrotondalo a 6 trilioni di miglia, e sei ancora abbastanza vicino per qualsiasi conversazione tra nerd informati.

Perché gli astronomi misurano la distanza in anni luce?

Unità familiari come chilometri e miglia sono assurdamente piccole per descrivere la vastità del cosmo. Prendiamo l’esempio di Proxima Centauri, la stella più vicina oltre il sole. Si potrebbe dire che si trova a circa 24.900.000.000.000 miglia di distanza – o risparmiare molto fiato e chiamare la distanza un’ordinata 4,24 anni luce.

La maggior parte delle stelle che si vedono di notte si trovano entro poche centinaia di anni luce dalla Terra. La galassia della Via Lattea, in cui viviamo, ha un diametro di 100.000 anni luce. La galassia di Andromeda è a 2,54 milioni di anni luce di distanza – un numero grande, ma ancora molto più gestibile di “14 quintilioni, 900 quadrilioni di miglia”.

Quindi gli anni luce sono solo una misura di distanza, non di tempo?

In senso stretto, sì. Un anno luce è un’unità di distanza, proprio come i piedi e i pollici. Se vuoi evitare qualsiasi confusione, puoi fermarti qui.

Ma c’è un altro lato affascinante della storia degli anni luce. Poiché la luce si muove ad una velocità finita, tutto ciò che vedi è superato: La tua visione del mondo è in realtà un’immagine di come le cose apparivano nell’istante in cui la loro luce ha iniziato a viaggiare verso di te.

Se stai guardando dall’altra parte di una stanza, il ritardo è solo miliardesimo di secondo – assolutamente impercettibile. Guardate la luna e la vedete com’era circa un secondo e mezzo fa. Guarda un tramonto, e vedi il sole di 8,3 minuti fa.

L’effetto è molto più pronunciato per le stelle. Sono lontane anni luce, quindi quando le guardi stai guardando anni nel passato.

Sirius, la stella più luminosa del cielo, si trova a 8,6 anni luce dalla Terra, il che significa che la luce che stai vedendo è partita 8,6 anni fa. In altre parole, vediamo sempre Sirio come era 8,6 anni fa. Deneb, una stella estiva prominente nella costellazione di Cygnus, si trova a circa 2.500 anni luce di distanza. Il suo bagliore scintillante era già in viaggio verso di noi quando Aristotele era vivo.

E ricordate, altre galassie sono ancora più lontane. Potenti telescopi come Hubble possono rilevare galassie la cui luce viaggia sulla nostra strada da miliardi di anni. Così quelle eteree immagini di Hubble ci mostrano le galassie com’erano miliardi di anni fa – in alcuni casi, da un tempo precedente alla nascita della Terra.

In breve, un anno luce descrive solo la distanza – ma la luce stessa fornisce una sorta di macchina del tempo, permettendoci di osservare il cosmo com’era molto tempo fa.

Come facciamo a conoscere la velocità della luce?

L’intuizione cruciale venne da Ole Rømer, un astronomo danese del XVII secolo. Negli anni 1660, stava studiando una delle lune di Giove, Io, quando notò qualcosa di strano: quando Giove e la Terra erano alla loro massima distanza l’uno dall’altra, Io scivolava nell’ombra di Giove qualche minuto più tardi di quanto previsto dagli astronomi. Quando i due pianeti erano più vicini, l’evento sembrava verificarsi qualche minuto prima.

Rømer si rese conto che il ritardo non aveva nulla a che fare con Io. Piuttosto, era un’illusione causata dal tempo che la luce impiega per percorrere la distanza extra quando la Terra e Giove sono sui lati opposti del sole. I suoi calcoli dimostrarono che la luce percorre 131.000 miglia al secondo – una stima straordinariamente buona, considerando che stava facendo questo lavoro solo 60 anni dopo l’invenzione del telescopio.

Chi ha inventato il termine anno luce?

“Il concetto di velocità della luce come misura della distanza era già presente alla fine del XVII secolo, in seguito alla scoperta della finitezza della velocità della luce da parte di Rømer”, dice Frédéric Arenou, astronomo e storico della scienza presso l’Osservatorio di Parigi.

La gente si è attaccata all’idea così rapidamente che è impossibile attribuire con certezza un singolo individuo. Arenou indica un buon candidato, tuttavia: lo studioso inglese Francis Roberts, che nel 1694 pensò che “la luce impiega più tempo a viaggiare dalle stelle a noi, che noi a fare un viaggio verso l’India occidentale.”

All’inizio, queste idee erano necessariamente vaghe perché gli scienziati avevano solo un’idea approssimativa della distanza delle stelle. Il momento di svolta arrivò nel 1838, quando l’astronomo tedesco Friedrich Bessel misurò la distanza esatta della stella 61 Cygni. Nel descrivere l’enorme numero ottenuto, Bessel scrisse che “la luce impiega 10,3 anni per attraversare questa distanza”. Questa è la cosa più vicina a un momento preciso in cui il concetto specifico di anno luce è nato.

Nel giro di un paio di decenni, l’anno luce era un luogo comune nella scrittura scientifica popolare. Ma Arenou dice che gli astronomi professionisti hanno resistito a lungo all’uso del termine – e per una ragione sorprendente. Consideravano l’anno luce non sufficientemente scientifico, poiché non può essere misurato direttamente.

Come fanno gli astronomi a misurare le distanze in anni luce?

Bessel calcolò la distanza di 61 Cygni osservando la sua parallasse, il movimento apparente avanti e indietro nel cielo causato dal movimento della Terra intorno al sole.

La parallasse è ancora uno degli strumenti più potenti degli astronomi per misurare le distanze. L’Agenzia Spaziale Europea ha speso 650 milioni di euro (750 milioni di dollari) per il telescopio spaziale Gaia, che attualmente sta usando la parallasse per misurare le distanze di più di un miliardo di stelle nella nostra galassia.

Al di là della Via Lattea, dove le parallassi sono troppo piccole anche per Gaia da rilevare, gli astronomi calcolano le distanze osservando certi tipi di stelle variabili o brillanti esplosioni di supernova. Questi approcci si basano ancora sulle misurazioni di parallasse come punto di riferimento, comunque.

Perché il loro lavoro è così profondamente radicato nella parallasse, gli astronomi usano comunemente una seconda unità di distanza, il parsec (“arco-secondo di parallasse”, un piccolo angolo). Un parsec equivale a 3,26 anni luce. A volte il parsec è più rilevante dal punto di vista scientifico, ma i ricercatori spesso passano da un termine all’altro senza una ragione ovvia se non lo stile.

Purtroppo, il “sec” in parsec suona come un’unità di tempo, portando a ulteriore confusione. Nel film del 1977 “Star Wars: A New Hope”, Han Solo si vanta di aver “fatto la corsa di Kessel in meno di 12 parsec”. I fan di Star Wars si sono annodati cercando di spiegare questo ovvio errore. Meglio attenersi all’anno luce. È tutta l’astronomia che ti serve – e ti permette anche di dilettarti con i viaggi nel tempo.

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