Mappe Stellari

Devo riconoscere che le mappe hanno sempre esercitato un certo fascino su di me. Presumo come conseguenza di qualche lettura di formazione, cose tipo l'Isola del Tesoro, o chissà cos'altro. Fatto sta che, già adolescente, mi feci regalare da mio padre una delle cartine topografiche dell'Istituto Geografico Militare, il famoso IGM, che raffigurava la zona in cui vivevo allora. E ricordo con divertimento, un po' nerd, non lo nego, i tentativi di allineare la mappa con una bussola, misurare l'azimut delle varie strutture visibili per determinare la posizione. Riconoscere le colture, i sentieri nei campi, ecc. 

Si dirà che si tratta di giochi fantasiosi da adolescente sognatore. Vero. Però tutt'ora conservo sull'harddisk del computer, da qualche parte, una bella mappa galatica della Federazione dei Pianeti della saga di Star Trek dove si possono ammirare le estensioni dei territori Klingon e Romulani, oltre che, naturalmente, federali. E questa risale a molti meno anni fa'...

Ebbene, a che pro questa introduzione da provetto geografo? 

Il fatto è che anche gli astronomi più cresciuti si dilettano di cartografia. E se effettivamente l'obiettivo è spesso la nostra galassia, la Via Lattea, o addirittura la vicinanza solare, talvolta si guarda più lontano e si cerca di costruire mappe della distribuzione di galassie in porzioni quanto più ampie possibile di universo.

Uno dei risultati pià recenti, ed affascinanti, di questo fervore cartografico è stato pubblicato di recente, e si tratta dei risultati, ancora parziali a dire il vero, di una survey denominata VIPERS: ovvero VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey. Si tratta infatti di un poderoso sforzo che ha visto un ampio team internazionale impegnato per anni, e che lo sarà ancora a lungo, per ottenere misure di spostamento verso il rosso, il redshift, per quante più galassie possibile entro determinati criteri a distanze corrispondenti a periodi in cui l'universo aveva da circa 5 a 8 miliardi di anni.

Ma andiamo per ordine. Il responsabile di questa survey è una nostra vecchia conoscenza, Luigi Guzzo, dell'INAF / Osservatorio Astronomico di Brera. E lo strumento utilizzato per queste osservazioni si chiama VIMOS, un massicio spettrografo che alimenta una delle unità che formano il Very Large Telescope, presso il Cerro Paranal in Cile. La caratteristica principale di questo strumento, in relazione a questo lavoro, è la possibilità di ottenere spettri per molti oggetti in un'unica posa, permettendo quindi di affrontare lunghi programmi osservativi in tempi ragionevoli. 
Al momento infatti, la survey VIPERS ha ottenuto risultati per circa 55000 galassie, ed il programma prevede in arrivare alla fine a circa 100000!

Lo studio dello spostamento verso il rosso di tutte queste galassie ha uno scopo principale, quello di ottenere tramite questo misure di distanza delle galassie in studio. Infatti, ricordo velocemente qui,  esiste una relazione precisa fra il redshift e la distanza in cosmologia. La conoscenza quindi della distanza e della posizione di un così gran numero di galassie permette di capire come la materia si distribuisce nell'universo. 

Le mappe che si ottengono in questo modo hanno un'apparenza non familiare, ovviamente. In realtà quello che accade è che si selezionano alcune direzioni in cielo, e lungo quelle direzioni si cerca di ottenere informazioni per tutte le galassie che siano osservabili entro le capacità della strumentazione disponibile ed in base ad altri criteri che sono legati allo scopo scientifico del progetto. In pratica avremo come dei coni, centrati sull'osservatore, verso l'universo lontano. Nell'immagine qui sotto, per esempio, vediamo la mappa basata sulle prime 55000 galassie osservate nella survey VIPERS:

La quantità di informazioni che gli astrofisici sanno ottenere da queste mappe è enorme, ma a prima vista quello che senza dubbio colpisce è che la distribuzione delle galassie, i puntini blu nella figura, non appare certamente uniforme. Si identificano varie strutture che possiamo definire come filamenti, vuoti, agglomerati, ecc. 

La scoperta di questa configurazione portò in passato anche ad ipotesi variamente fantasiose sulla struttura di grande scala dell'universo, dall'idea di una qualche regolarità, un po' come un cristallo, a invarianze di scala del tipo dei frattali.
Nella realtà la configurazione che si osserva è il frutto complesso dell'azione della gravità generata dalla materia di cui le galassie sono formate, la materia barionica, ma anche dalla materia ed energia oscura ed il tutto in uno spazio in espansione quale è il nostro universo. 

Lo scopo ultimo di questo genere di ricerche, oltre all'ottenere preziosissime informazione statistiche su centinaia di migliaia di galassie, è infatti proprio quello di essere in grado di identificare e caratterizzare alcuni dei processi che hanno portato alla formazione delle galassie nell'universo primordiale, osservando come oggi le stesse si sono raggruppate in strutture di vario tipo.