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venerdì 3 febbraio 2012

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

Questo post è ormai datato. Per conoscere la nuova stima sul numero di galassie, clicca qui.

Questo post è estratto dal mio libro: "125 domande e curiosità sull'astronomia" disponibile in formato digitale a 2.99 euro.

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

33 commenti:

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

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

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  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!

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

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

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

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

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    5. Sarei felice di vederne in realta solamente una

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    6. É tutto molto affascinante

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

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  6. Ma quanto siamo piccoli!!!

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  7. 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 ?

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    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. :)

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    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"?

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    4. Ma scusa Anonimo, cosa ti fa pensare che TUTTE le galassie siano distribuite in un piano nell'universo, non è affatto così, ed è stato ampiamente dimostrato dalle osservazioni che si dispongono in tutte e 3 le dimensioni spaziali e quindi su un volume e non su un piano -.- cosa centra la distribuzione dei pianeti del sistema solare che è su un piano con la distribuzione delle galassie nell'universo. Scusa ma basta semplicemente pensare al fatto che tu osservi con il tuo bel telescopio in cima alla montagna guardando in tutte le direzioni vedendo sempre galassie dappertutto sia considerando diverse latitudini che longitudini, quindi detto ciò è ovvio che abbia una distribuzione spaziale in 3 dimensioni a sfera perchè la luce ci arriva da tutte le direzioni alla distanza massima che ha potuto percorrere finora ovvero 13 miliardi di anni luce, ed è ovvio che è una funzione del raggio dato che noi osserviamo solo da un minuscolo punto, la Terra. E il nostro campo visivo è una sfera dato che ci troviamo in uno spazio 3D. Inoltre ci tengo a correggerti anche sul fatto che la nostra galassia "Via lattea" è distribuita principalmente su un piano ma solo perchè è una galassia di tipo "a spirale" ma ne esistono anche altre di forma sferica chiamate "ellittiche" oppure di forma irregolare, inoltre la nostra è una galassia abbastanza grande rispetto alla media, la maggior parte delle galassie sono più piccole e di forma irregolare. Inoltre hai ben detto che la distribuzione di massa del nostro sistema solare è PRINCIPALMENTE ma non del tutto su di un piano, ma ad esempio plutone ha un orbita inclinata rispetto agli altri pianeti inoltre nulla vieta di avere un sistema planetario con orbite inclinate rispetto a se stesse e agli altri pianeti, mica sono tutti uguali al nostro sistema solari gli altri sistemi planetari delle altre stelle.

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    6. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dd/G2Cloud_eso1151a.jpeg ecco guarda questo è un esempio di distribuzione di orbite che non è prevalentemente bidimensionale come il nostro sistema solare,
      non è detto che ci sia sempre simmetria bidimensionale nella distribuzione di massa di un sistema orbitale, questo è un esempio che ti mostra che ad esempio le orbite delle stelle che al centro della nostra galassia orbitano attorno al buco nero supermassiccio sagittarius A con orbite casuali anche inclinate tra loro

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    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.

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  9. 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

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    3. Ma tutta questa certezza sull'esistenza di Dio dov'è che l'hai trovata? Ahhhhhh sui libri.. ecco. Ma ancora credete veramente i libri? Voi, non potete rispondermi semplicemente -NO DIO ESISTE TI SBAGLI!- se dovete rispondermi in questo modo allora datemi una prova della sua concretezza! e io sono sicuro che NESSUNO ha mai visto un'opera di Dio... Ci scommetto. Comunque, non credo che Dio approverebbe la diffusione delle malattie se esiste veramente. quello che faceva i miracoli e che curava i malati... ma per piacere... c'è gente che muore al giorno d'oggi e credono che, pregando in Dio, forse si guarisce. LA VERA CURA SONO LE MEDICINE NON DIO.

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    4. che non aveva altro da fare che venire sulla terra a farsi ammazzare !!!!

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  10. figuriamoci se nin c'è vita intelligente da qualche parte...se lo crediamo siamo noi a non essere intelligenti !!!

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  11. Ringrazio Dio di tutto questo Materiale

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