Dati chiave
- La NASA spiega che l’espansione dell’universo allunga la luce e ne aumenta la lunghezza d’onda, spostandola verso il rosso.
- Il redshift si può misurare confrontando le caratteristiche note dello spettro osservato con le loro posizioni di riferimento; l’ESA specifica l’uso di righe atomiche di emissione o assorbimento e di spettri di laboratorio.
- L’ESA distingue lo spostamento Doppler, associato al moto relativo attraverso lo spazio, dal redshift cosmologico, causato dall’espansione dello spazio.
- La NASA sottolinea che la luce degli oggetti più distanti impiega più tempo per arrivare e consente di osservare epoche precedenti dell’universo.
- La NASA colloca circa cinque miliardi di anni fa l’inizio dell’accelerazione dell’espansione e la attribuisce all’energia oscura.
Schede correlate
La luce di una galassia lontana può arrivare con una lunghezza d’onda maggiore di quella che aveva al momento dell’emissione. Poiché le lunghezze d’onda maggiori si trovano verso l’estremità rossa dello spettro visibile, il fenomeno è chiamato redshift. Nel caso cosmologico, la luce si allunga mentre attraversa un universo in espansione.
Come si misura
Gli astronomi analizzano lo spettro della luce ricevuta e cercano caratteristiche la cui posizione di riferimento è nota. La NASA cita, per esempio, le righe di assorbimento: confrontando la loro posizione osservata con quella normale nello spettro, si determina il redshift cosmologico.
L’Agenzia spaziale europea spiega che le righe di emissione e di assorbimento degli atomi compaiono a lunghezze d’onda note. Perciò, lo spettro di una galassia o di un quasar lontano può essere confrontato con uno spettro di riferimento ottenuto in laboratorio per misurare di quanto si sono spostate queste righe.
Espansione dello spazio ed effetto Doppler
Il redshift cosmologico è collegato all’effetto Doppler, che sposta anch’esso le onde quando una sorgente e un osservatore si muovono l’uno rispetto all’altro. L’ESA, tuttavia, distingue i due casi: il normale spostamento Doppler è dovuto al moto relativo attraverso lo spazio, mentre il redshift cosmologico è prodotto dall’espansione dello spazio stesso. Pertanto, due oggetti che rimangono fermi rispetto al loro ambiente locale possono osservare uno spostamento verso il rosso se lo spazio tra loro si espande.
L’ESA propone come analogia un impasto per il pane con uvetta. Prima della cottura, gli acini sono fermi nell’impasto; quando questo lievita, la distanza tra loro aumenta. Il paragone illustra come si ampliano le separazioni durante l’espansione e non descrive ogni dettaglio dell’universo.
Che cosa rivela sull’universo
La pagina della NASA sul telescopio spaziale Hubble indica che, in generale, maggiore è la distanza di una galassia, maggiore è il suo redshift. La relazione tra la distanza di una galassia e la velocità con cui si allontana è nota come legge di Hubble. La spettroscopia — lo studio della luce scomposta nelle sue componenti — permise a Edwin Hubble di confermare che le galassie si allontanano; il telescopio spaziale che porta il suo nome ha contribuito a migliorare la precisione delle misurazioni del tasso di espansione.
Il redshift offre anche una finestra sulla storia cosmica. La luce degli oggetti distanti impiega più tempo per raggiungerci, perciò li osserviamo come erano quando l’hanno emessa. Allungandosi, la luce può passare dalla gamma visibile a quella infrarossa. Hubble dispone di rivelatori sensibili alla luce ultravioletta, visibile e infrarossa; il telescopio spaziale James Webb, con la sua visione infrarossa, amplia la portata delle osservazioni verso galassie più antiche e permette di studiare nuovamente alcune galassie remote.
L’espansione nel tempo
Secondo la spiegazione della NASA, l’espansione iniziale dell’universo cominciò a rallentare quasi subito a causa della gravità e tornò ad accelerare circa cinque miliardi di anni fa. La NASA attribuisce questa accelerazione all’energia oscura. La stessa pagina descrive il redshift e le misurazioni dell’espansione effettuate con Hubble come strumenti per studiare come cambia l’universo.
Nel complesso, la misurazione degli spettri collega un segnale osservabile — lo spostamento delle caratteristiche della luce — all’espansione dello spazio e all’epoca in cui quella luce ha iniziato il suo viaggio.