venerdì 3 febbraio 2012

Quante galassie ci sono nell'Universo? Ce lo dice l'Hubble Ultra Deep Field

Quante galassie ci sono nell'Universo?
A questa semplice domanda non è affatto facile rispondere e forse neanche potremo, per un semplice motivo: l'Universo accessibile ai nostri strumenti non è necessariamente tutto l'Universo.
Non si tratta di un problema strumentale, ma temporale e ve lo spiego velocemente sperando di farmi capire.

La ripresa più profonda della storia
Secondo le moderne teorie ed osservazioni, l'Universo è nato circa 14 miliardi di anni fa.
Non ci interessa come sia nato e quali fossero le sue proprietà; quello che ci interessa capire è che da quel momento si è espanso e lo sta continuando a fare anche ai giorni nostri.

Ora consideriamo la velocità della luce e di tutte le onde elettromagnetiche. Questa è fissata dalla Natura e molto vicina al valore di 300000 km/s. Si tratta di un numero spaventosamente grande per noi, ma piccolo per l'Universo.
Visto che nulla può viaggiare più veloce della luce (almeno questo è quello che sappiamo), e visto che noi osserviamo gli oggetti celesti perché riceviamo la luce da loro emessi, il nostro orizzonte di spazio accessibile non potrà mai essere più grande di una sfera dal raggio di 14 miliardi di anni luce.

Se oltre questa distanza esistono altre porzioni di Universo noi non possiamo osservarle, perché la luce inviata da oggetti così distanti ancora non ha fatto in tempo a raggiungerci.
Ne consegue che l'Universo a noi accessibile, il cosiddetto Universo osservabile, potrebbe essere solamente una piccolissima parte di quello effettivamente esistente, ma che non possiamo ancora osservare.

Contare quindi il numero di galassie nell'Universo (potrebbe addirittura essere infinito) risulta impossibile e forse lo sarà per sempre.

Possiamo però contare il numero di galassie presenti nella porzione di Universo che possiamo osservare.
I moderni telescopi sono infatti in grado di rilevare deboli galassie fino ai confini dell'Universo osservabile.

Come fare per contare quindi quante galassie potrebbero essere contenute all'interno di questa enorme sfera dal raggio di 14 miliardi di anni luce?
E' impensabile osservarle tutte e contarne una per una, dobbiamo trovare un modo migliore.

Distribuzione nello spazio di 2 milioni di galassie
Le osservazioni degli ultimi 70 anni ci hanno mostrato che l'Universo, su larga scala, è omogeneo ed isotropo. Queste due parole stanno ad indicare che qualsiasi porzione di spazio consideriamo, troveremo circa lo stesso numero di galassie e sarà uguale ad una qualsiasi altra porzione di spazio presa a caso (stessa densità di materia, temperatura).

Se quindi le galassie sono disposte in modo omogeneo nello spazio e non vi sono zone in cui valgono proprietà diverse, possiamo calcolare in modo molto più semplice il numero di galassie totali accessibili al nostro orizzonte.
Come fare?
Semplice: basta puntare una zona casuale di cielo, non disturbata da polveri e gas della nostra galassia, non troppo piccola, e contare il numero di galassie che riusciamo ad osservare.
Se la disposizione di queste isole di stelle è la stessa per tutto l'Universo, basta moltiplicare il numero di oggetti che abbiamo contato nel nostro campo di ripresa per l'estensione angolare di tutta la sfera celeste ed avere una buona stima delle galassie presenti nell'Universo osservabile.

Seguendo questo ragionamento, nel 2004 gli astronomi hanno ripreso attraverso il telescopio spaziale Hubble una porzione di cielo 10 volte più piccola della Luna piena e contato il numero di galassie presenti.
L'immagine, denominata Hubble Ultra Deep Field, è attualmente la più profonda mai scattata e mostra uno spaccato di Universo profondo circa 13 miliardi di anni luce.
Pensate che in questa piccola porzione di cielo si contano circa 10000 galassie.
Tra l'agosto ed il settembre del 2009 questa porzione di cielo è stata ripresa anche nell'infrarosso, rilevando altre deboli galassie non visibili nella prima versione perché oscurate da polveri e gas presenti lungo la linea di vista (le polveri ed il gas risultano più trasparenti in infrarosso rispetto al visibile).
Facendo una moltiplicazione, possiamo stimare che il numeero di galassie nell'Universo osservabile è compreso tra i 300 ed i 500 miliardi!
Se consideriamo che una galassia media possiede circa 100 miliardi di stelle, lascio a voi il calcolo del numero delle stelle presenti nell'Universo osservabile.
Se vogliamo peggiorare la situazione, basta pensare che secondo la teoria dell'inflazione, attualmente la migliore per spiegare i primi istanti di vita dell'Universo, la porzione che possiamo osservare è solamente un'infinitesima parte di un volume di spazio 10 elevato alla ventitreesima potenza più grande (10 seguito da 23 zeri!), qualcosa che nessun essere umano potrà mai immaginare e neanche osservare.




Per gli amanti dei dati tecnici: la magnitudine limite raggiunta dall'Hubble Ultra Deep Field è pari a circa 30, mentre il tempo di eposizione totale per la ripresa è stato di 11,3 giorni, con singole esposizioni medie di 21 minuti. Il segnale delle galassie più deboli visili è stato pari a circa 1 fotone ogni minuto. Per confronto, l'immagine di una galassia vicina e mediamente luminosa ha un flusso pari a milioni di fotoni ogni minuto.

Qui invece è visibile l'immagine a piena risoluzione

18 commenti:

  1. wow.... mi ero proprio chiesto tempo fa come si faceva a dare una stima di 500 miliardi, adesso ho la risposta. :)

    RispondiElimina
  2. grazie davvero per aver spiegato cose complesse in maniera abbastanza semplice, comprensibile anche da un filosofo! :)

    RispondiElimina
  3. secondo me nell'universo le galassie possono essere di più di un miliardillione (corrisponde a 10 alla 6miliardesima potenza)!
    Esisteranno miliardi di pianeti simili alla Terra ma con una tecnologia molto più avanzata della nostra oppure più indietro della nostra!

    RispondiElimina
    Risposte
    1. E' la cosa più probabile, peccato che non li potremo mai scoprire.

      Elimina
    2. chissa quanti altri Berlusconi rovineranno quei meravigliosi pianeti...

      Elimina
    3. chissà per quanti miliardi di anni bisognerà tirare in ballo Berlusconi in qualunque discussione, su qualunque argomento...

      Elimina
    4. GRAZIE,ALL'INTERROGAZIONE ANDRO BENE ..........
      YEEEEEEEEEEEE!!!!!!

      Elimina
  4. Questo commento è stato eliminato dall'autore.

    RispondiElimina
  5. Sbaglio o ora pare che abbiano scoperto che l'universo non è sferico ma lineare? Quindi non dovrebbe esserci un'orizzonte giusto?

    RispondiElimina
  6. Secondo me è giusto

    RispondiElimina
    Risposte
    1. No è sbaglaito! è giusto l'altro

      Elimina
  7. Ma quanto siamo piccoli!!!

    RispondiElimina
  8. Dicono che la via lattea sia grande 100.000 anni luce..a spirale....ora se tutte le altre galassie fossero simili alla via lattea in ub oriZonte di 14miliardi dianni entrerebbero massimo 140.000 galassie che è un numero molto minore di 500 miliardi...consiserando anche che le galassie non sono attaccate l'una all'altra. quindi non capisco cosa non funziona nel mio conto. Mi aiutate a capire ?

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Sei partito bene ma hai confuso il raggio dell'Universo osservabile con il volume.
      Supponiamo che ogni galassia abbia un diametro di 100.000 anni luce e sia a spirale come la Via Lattea, quindi spessa in media 1000 anni luce. Il volume occupato da un oggetto del genere è di circa 8X10^12 anni luce cubici. L'orizzonte dell'Universo osservabile è esteso per circa 14 miliardi di anni luce in tutte le direzioni, con una forma sferica, il cui volume è di circa 10^31 anni luce al cubo. Dividendo questo spazio per il volume medio occupato da una galassia si ottiene un numero pari a circa 1,4X10^18 galassie potenzialmente contenibili nell'Universo osservabile. Poiché quelle effettivamente presenti sembrerebbero essere dell'ordine di 10^11 si capisce che non solo c'è posto per tutte le galassie nell'Universo osservabile, ma che in realtà gran parte dello spazio è vuoto (soprattutto se teniamo presente che al tempo attuale, gli oggetti che osserviamo a 13 miliardi di anni luce si trovano, a causa dell'espansione dell'Universo, a oltre 40 miliardi di anni luce, quindi il raggio dell'Universo osservabile è più esteso dei 14 miliardi di anni luce che possiamo vedere). Spero sia un po' più chiaro. :)

      Elimina
    2. Ma se la massa del sistema solare è distribuita principalmente su due dimensioni, e la massa della via lattea è distribuita principalmente su due dimensioni, cosa ci porta a supporre che la massa dell'universo sia distribuita su un volume "sferico" piuttosto che su un "piatto"?

      Elimina
  9. Questo commento è stato eliminato da un amministratore del blog.

    RispondiElimina
    Risposte
    1. Anche se probabilmente intesa come una battuta e la parodia di un personaggio politico (mi piace credere lo fosse, altrimenti sarebbe ben più grave!), ho dovuto censurare il tuo messaggio perché conteneva volgarità.

      Elimina
  10. comunque sia la disposizione delle galassie nell'universo e tutto quello che gira in torno e straordinariamente organizzato alla perfezzione, ed e solo opera di Dio

    RispondiElimina