Catalogare l’universo

Rispetto a pochi secoli fa, e addirittura a pochi decenni fa, sappiamo molte più cose sull’universo e su quale sia il nostro posto al suo interno. Sappiamo che la Terra non è certo al suo centro, ma solo il terzo pianeta di un sistema solare posto in uno dei bracci della spirale della Via Lattea, una galassia composta da forse cento miliardi di stelle, con al suo centro un enorme buco nero, rispetto al quale il  Sole e la Terra si trovano in una posizione periferica. Sappiamo che la nostra non è che una di decine di miliardi di galassie sparse per l’universo, nemmeno la più grande dell’ammasso di galassie di cui facciamo parte, una “famiglia” denominata Gruppo Locale di cui Andromeda (quasi il doppio della Via Lattea) è la principale componente. E se anche conosciamo quasi tutte le stelle a noi più vicine, la loro composizione e grosso modo la loro età, persino gli astronomi scrutando il cielo stellato avrebbero la tentazione di segnare sulle loro carte dell’universo la dicitura “hic sunt leones”, appena varcati i confini del nostro tranquillo sistema solare.

Le prime survey

I cataloghi stellari esistono da molto tempo. Nel XVIII secolo Charles Messier compilò il primo catalogo di oggetti astronomici, tra cui comete e nebulose, che egli ignorava trattarsi nella maggior parte dei casi di galassie esterne alla nostra. Andromeda è infatti oggi nota anche come M31, perché era il trentunesimo oggetto del catalogo di Messier. Alla fine del XIX secolo apparve il più ampio e completo “New General Catalogue of Nebulae and Clusters of Stars”, compilato dal danese Johan Dreyer. Gli oggetti al suo interno sono preceduti dalla sigla NGC, per questo Andromeda è anche nota – oltre che come M31 – anche come NGC224. Ma il catalogo di Dreyer era sicuramente più ampio di quello di Messier, comprendendo oltre 13.000 oggetti. Poca roba certo se confrontata con i cataloghi stellari più moderni, a partire da quello che negli anni ’80 del secolo scorso, dopo oltre vent’anni di osservazioni dal grande telescopio di Monte Palomar della California, divenne noto come “Sky Palomar Survey”, un catalogo fotografico di quasi 90 milioni di oggetti astronomici.

L’era dei satelliti scientifici ha permesso un nuovo grande sforzo di censimento, aperto anche a oggetti che sfuggono ai telescopi ordinari, come le pulsar o le quasar, in generale tutte le radiosorgenti, le cui emissioni elettromagnetiche hanno una frequenza lontana da quella della luce visibile. Nel 1989 la grande missione Hipparcos dell’ESA, realizzata utilizzando un satellite in orbita intorno alla Terra, ha permesso di calcolare la posizione di un numero enorme di stelle attraverso il metodo della parallasse. Non più quindi un mero elenco di oggetti, ma un vero e proprio atlante – confluito infatti nell’imponente “Millennium Star Atlas”, in 17 volumi – che ci dice dove si trovino esattamente nella galassia quasi un milione di stelle! Questi dati sono stati poi integrati, agli inizi del nuovo secolo, dalla straordinaria Sloan Digital Sky Survey, promossa dalla Fondazione Sloan (che già aveva generosamente finanziato la survey del Monte Palomar), che attraverso il telescopio dell’Osservatorio di Apache Point nel Nex Mexico ha permesso di censire qualcosa come 100 milioni di stelle, oltre un milione di galassie e centomila quasar, grazie ai rivelatori che “vedono” nella gamma che va dall’ultravioletto all’infrarosso.

Da "Gaia" a "Galaxy Zoo"

Ora i tempi sono maturi per un balzo in avanti. Ancora una volta sarà l’ESA, l’Agenzia spaziale europea, a realizzare un nuovo atlante delle stelle, attraverso Gaia, il satellite scientifico ormai completato e pronto per il lancio il prossimo anno. Gaia realizzerà per la prima volta una mappa tridimensionale della Via Lattea, stabilendo la posizione di un miliardo di stelle della nostra galassia attraverso la misura della loro velocità radiale, studiando anche la loro composizione e il processo di formazione ed evoluzione. Un numero enorme, certo, ma appena l’1% circa della popolazione stellare della nostra galassia. Non solo: Gaia riuscirà anche a individuare qualcosa come decine di migliaia di sistemi planetari extrasolari, alcuni dei quali potrebbero rivelarsi simili alla Terra, catalogherà non meno di mezzo milione di quasar e dovrà confermare alcune importanti ipotesi cosmologiche. Infine, ci aiuterà a individuare migliaia di NEO (“Near-Earth Objects”), gli oggetti potenzialmente pericolosi – asteroidi e comete – del nostro sistema solare che potrebbero avvicinarsi troppo al nostro pianeta.

Questi censimenti sempre più vasti sono divenuti realtà grazie allo sviluppo di tecnologie di catalogazione automatica, che fanno a meno del lavoro “fisico” degli astronomi. Tuttavia, i dati raccolti devono poi essere sottoposti a un’analisi che in alcuni casi non può essere fatta dai computer. Per esempio, le galassie censite dalla Sloan Digital Sky Survey non possono essere catalogate da programmi informatici; ma servirebbe il lavoro di migliaia di astronomi per decine di anni per portare a compimento un’impresa come quella dell’analisi di ciascuna galassia della survey. Per questo negli scorsi anni è stato lanciato il progetto “Galaxy Zoo”, rivolto a tutti gli internauti. Decine di migliaia di appassionati ogni giorno leggono le immagini della survey ed etichettano le galassie come “a spirale”, “ellittiche”, “di taglio” o “stelle/oggetti sconosciuti”. Non c’è bisogno di essere astronomi, solo di familiarizzare un attimo con gli strumenti del sito. Per ciascun oggetto, si richiede l’etichettatura da parte di almeno 20 utenti, di modo che si possa ignorare il margine di errore. In questo modo, entro il prossimo anno la catalogazione sarà completata e gli astronomi potranno disporre non solo di un atlante di milioni di galassie, ma anche della loro classificazione, che permetterà di comprendere la loro determinazione e quindi la struttura dell’universo su larga scala. Un universo che, nonostante la sua immensità, ci sembrerà un po’ meno sconosciuto.