ILLUSIONI COSMICHE

         

 

Il Cielo, come tutto quello che noi vediamo, siamo sicuri che corrisponda alla realtà in tutti i suoi aspetti e che non si tratti invece di una sofisticata e complessa illusione ottica ?

 

Il cielo che noi osserviamo costituisce una gigantesca illusione ottica: tutti i corpi celesti che noi vediamo sono soltanto dei fantasmi perché nessuno di essi si trova dove i nostri occhi li vedono. Ancora più esattamente nessun oggetto in movimento rispetto a noi può essere visto esattamente dove si trova poiché la velocità finita della luce che l’oggetto emette o riflette giunge ai nostri occhi con ritardo rispetto alla reale posizione dell’oggetto.

 

Nella vita quotidiana il ritardo con cui ci perviene il messaggio luminoso dagli oggetti osservati è impercettibile ed assolutamente ininfluente ma è tuttavia interessante verificare quanto la nostra vista sia tratta in inganno.

 

Proviamo a considerare cosa succede nelle situazioni abituali:

 

Un uomo che corre alla velocità di 10 Km./h a distanza di 500 mt. dall’osservatore viene visto quando in realtà si trova 4,63 millesimi di millimetro più avanti nella direzione del movimento rispetto alla posizione percepita; un’auto di formula uno che corra in rettilineo alla velocità di 350 Km./h alla stessa distanza di 500 mt. da noi viene vista quando si trova più avanti di 1,6 decimi di mm. rispetto alla nostra percezione. Come si può notare la differenza tra la posizione reale degli oggetti rispetto a ciò che vedono i nostri occhi è talmente piccola da risultare insignificante. Soltanto nel caso di oggetti molto veloci e a notevole distanza dall’osservatore, come ad esempio un caccia od un Concorde che volano a velocità di 2.500 Km./h alla quota di 15.000 metri, la differenza tra posizione reale e posizione osservata può assumere un valore di qualche significato che nel caso citato è di 3,5 cm. circa.

 

Quando però spingiamo il nostro sguardo fuori dell’atmosfera le cose cambiano radicalmente.

 

Un satellite geostazionario che orbita alla quota di 36.000 Km. viene visto all'incirca 370 mt. più indietro di dove si trova realmente e la situazione peggiora rapidamente quanto più il nostro sguardo si spinge lontano.

 

Osservando i pianeti del nostro sistema solare le differenze tra le immagini percepite e le loro reali posizioni assumono valori che possono superare anche di moltissimo le dimensioni stesse dei corpi.

 

Nel disegno sotto riportato viene evidenziata la differenza tra l’immagine di alcuni pianeti osservati e la loro reale posizione: le fotografie rappresentano ciò che viene visto, direttamente o attraverso i telescopi, mentre i cerchi blu e rosso indicano rispettivamente, in scala rispetto all'immagine, la posizione reale dei pianeti quando si trovano in congiunzione od in opposizione. Nelle diverse posizioni orbitali lo scostamento tra immagine percepita e posizione reale oscilla tra questi due estremi.

 

 

Per valutare di quanto in realtà i pianeti risultano spostati nell’orbita nel tempo che la luce da essi riflessa raggiunga la terra riportiamo i dati nella tabella che segue:

 

Pianeta

Spostamento

Pianeta in congiunzione

Pianeta in opposizione

Venere

Km.

4832.472  

30092.064

Marte

Km.

6300.933  

30365.769

Giove

Km.

27378.723  

40407.709

Saturno

Km.

41214.369  

50849.734

 

Ma se nel sistema solare è relativamente facile determinare la posizione reale dei pianeti tenendo conto del movimento reciproco di tutti i corpi (i dati riportati in tabella considerano soltanto il movimento dei singoli pianeti e la velocità della luce è approssimata a 300.000 Km./sec.), quando si esce dal sistema solare le distanze tra le stelle, le velocità orbitali, l’orientamento delle orbite, le velocità radiali e tangenziali nei sistemi galattici rispetto a noi, la somma delle velocità assunte per il movimento negli ammassi di galassie e di questi nei superammassi, possono essere stimate soltanto in modo molto approssimato.

 

A questo di aggiunga che non solo noi vediamo gli oggetti dove non sono ma più lontano spingiamo lo sguardo più indietro andiamo nel tempo con la conseguenza che vediamo anche oggetti e fenomeni ormai scomparsi da tempo.

 

Significativo è l’esempio della supernova SN 1987 A esplosa nella nebulosa della Tarantola della grande nube di Magellano  che si trova a 170.000 anni luce da noi, cioè, in termini cosmologici, appena fuori della porta di casa. Il fenomeno da noi osservato nel 1987 è avvenuto in realtà 170.000 anni fa e per 170.000 anni noi avremmo potuto continuare a vedere la stella progenitrice che non esisteva più; in pratica i più lontani antenati della nostra specie, se non avessero avuto altre cose di cui preoccuparsi, avrebbero già potuto osservare il fantasma di un astro ormai scomparso.

 

 

Oggi il resto della supernova viene visto circondato da un anello apparentemente del diametro di circa 1,4 anni luce ma la sua reale dimensione non è nota; possiamo soltanto ipotizzare che abbia raggiunto un diametro molto maggiore derivando dai calcoli una stima molto approssimata della sua estensione.

 

 

Guardando più lontano, a distanza di milioni, centinaia di milioni o miliardi di anni luce la nostra visione dell’universo diviene sempre più paradossale mostrandoci astri, galassie, fenomeni ormai scomparsi, a volte apparentemente collegati ma in realtà senza alcuna connessione perché avvenuti in posizioni ed epoche molto diverse.

 

Per avere una idea della natura bizzarra della nostra visione del cosmo immaginiamo, guardando un uomo dall’alto, di vedere la testa di un vecchio sul torso di un uomo di mezza età col bacino di un giovane, le gambe di un’adolescente ed i piedi di un neonato.

 

Ai confini dell'Universo conosciuto dove si trovano oggetti con red-shift di z=6 o più, a cui corrisponderebbe una velocità dell'ordine di 250.000 Km./sec., non è difficile immaginare che il red-shift non sia dovuto soltanto alla velocità di spostamento radiale ma che possa essere la risultante di uno spostamento radiale combinato ad uno spostamento tangenziale.

 

In questo caso oggetti, quasar o galassie, con velocità tangenziale ipotetica dell'ordine di 100.000 Km./sec. o più alla distanza di 13-14 miliardi di anni luce verrebbero visti spostati di un angolo di oltre 20°.

 

Per renderci conto dell'entità della distorsione della nostra visione del cosmo dobbiamo ancora considerare che ciò che crediamo di vedere a 13-14 miliardi di anni luce da noi non sappiamo a quale distanza si trovi ora realmente; si stima che l'universo abbia oggi una dimensione di almeno 100 miliardi di anni luce al che consegue che oggetti "visti" a 13-14 miliardi di anni luce si troverebbero in realtà a 50 miliardi o più (circa 4,7 * 1023 Km.). La distanza effettiva di tutti gli oggetti posti tra noi e l'orizzonte esplorato risulta pertanto dilatata in proporzione al tempo che la luce da essi emessa ha impiegato a raggiungerci.

 

Se mai potessimo vedere una immagine che riporti la posizione reale di stelle e galassie tutte le nostre familiari costellazioni, che tra l'altro sono raggruppamenti ideali di astri non connessi gravitazionalmente tra di loro e privi di qualsiasi rapporto diretto, assumerebbero forme e posizioni irriconoscibili e non saremmo in grado di riconoscere neppure gli oggetti più vicini tanta è la differenza tra la realtà e la nostra ingannevole percezione.