Patrizia Caraveo, astrofisica di fama mondiale, è Dirigente di ricerca all’Istituto Nazionale di Astrofisica. Per i suoi contributi alla comprensione dell’emissione di alta energia delle stelle di neutroni, nel 2009 è stata insignita del Premio nazionale Presidente della Repubblica e nel 2021 del Premio Enrico Fermi della Società Italiana di Fisica. Nel 2014, Women in Aerospace Europe le ha conferito l’Outstanding Achievement Award. È Commendatore dell’Ordine al Merito della Repubblica Italiana. Fa parte del Gruppo 2003 per la ricerca scientifica e del progetto “100 donne contro gli stereotipi”.
Professoressa Caraveo, che cos’è il vuoto?
Sarà forse deluso dal sapere che il vuoto non esiste. Anche ciò che riteniamo “vuoto”, come lo spazio tra una stella e un’altra, oppure se guardiamo a dimensioni più grandi, tra una galassia e un’altra, non è davvero vuoto. In realtà, seppure con densità molto piccola, la materia c’è sempre, lo sappiamo perché lo misuriamo. È soprattutto idrogeno, la componente fondamentale dell’universo. È una presenza, come dicevo, estremamente tenue: un atomo qua, uno là. Abbiamo però gli strumenti per rilevare questa presenza. Possiamo misurare quanti atomi sono stati incontrati da una radiazione che stiamo studiando.
Tuttavia il vuoto è un concetto molto relativo. Mi spiego: gli astronauti che escono dalla stazione spaziale, o passeggiano sulla Luna, hanno tute molto complicate, anche perché devono in qualche modo proteggere l’essere umano e tenerlo a una pressione a circa un terzo di atmosfera, mentre là fuori, in prima approssimazione, la pressione è 0 atmosfere. I pochi atomi presenti nello spazio non hanno funzione tangibile. Per questo, il concetto di vuoto muta in funzione di ciò di cui si parla.
Per gli astronauti il vuoto è quello che sperimentano là fuori; per gli astronomi invece non esiste. Perché gli astronomi si spingono a grandi distanze, ovvero osservano oggetti distanti miliardi di anni luce. Così facendo, mettono in fila tanti pezzetti di universo che hanno popolazione estremamente evanescente, ma non nulla. Quindi, alla fine, il risultato non è zero.
Il concetto di vuoto però è utile nella scienza.
Quando si fanno esperimenti, ad esempio. Per spiegare la differenza tra onde sonore e luminose, si mette un campanello sotto una campana di vetro e si aspira fuori l’aria. Il batacchio si muove, ma nessun suono giunge al nostro orecchio. Il suono ha bisogno di un mezzo che lo trasporti. Invece una sorgente luminosa posta in una campana di vetro si vede. Perché la luce non ha bisogno di un mezzo di trasporto.
Ed ecco che occorre distinguere “a che livello” si vuole ottenere il “vuoto”: normale, spinto, o molto spinto. Ad esempio, nei rivelatori di onde gravitazionali, nei “tubi” chilometrici nei quali viene proiettato il raggio laser che misura la minuscola distorsione dello spazio, viene creato un vuoto molto spinto, perché servono misure così raffinate che meno atomi ci sono in giro, meglio è. E non è una cosa semplice: ci vogliono tempi lunghi per raggiungere vuoti così spinti; non poche ore, ma settimane. Questo non significa che là dentro non ci sia assolutamente nulla. Semmai, molto poco.
Se il vuoto non esiste, esiste lo spazio tra oggetti astronomici?
In astronomia è stata inventata una particolare unità di misura, ovvero l’anno luce. Come è noto, si tratta della quantità di chilometri che la luce copre in un anno (viaggiando a 300mila chilometri al secondo). È stata inventata perché se si utilizzano le unità di misura terrestri le distanze tra gli oggetti celesti diventano subito dei numeri raccapriccianti. Invece così possiamo dire che tra noi e la Luna c’è un secondo luce, tra noi e il Sole 8 minuti luce. Perché i nostri segnali raggiungano Marte invece ci vogliono tra i 3 e i 22 minuti-luce, a seconda delle posizioni relative dei due pianeti. Non è banalissimo. Eppure, stiamo pur sempre parlando di sistema solare! Ovvero degli oggetti più vicini a noi!
La stella più vicina a noi, se si esclude il Sole, è Proxima Centauri. E sono 4,2 anni luce! Se ci fosse civiltà intelligente che le orbita attorno, e ci potessimo parlare, la conversazione sarebbe piuttosto frammentata. Il nostro “Ciao, come state?” arriverebbe dopo 4,2 anni, la loro risposta dopo altri 4,2 anni. Diciamo una conversazione che non ci terrebbe col fiato sospeso.
Il vero problema, comprensibilissimo, è il fatto che una persona fa molta fatica a immaginare queste distanze. E muta anche il concetto di viaggio. Già quello interplanetario non è semplice: tra Terra e Marte, secondo l’orbita più favorevole, ci vogliono sei mesi, nella migliore delle ipotesi. E Marte è il pianeta più vicino. Per andare a Proxima Centauri, anche facendo ipotesi super ottimistiche -una navicella con propulsione nucleare, ovvero dotata di tecnologie che oggi non esistono- in ogni caso servirebbero migliaia di anni. Quante generazioni si susseguirebbero per fare tutto il viaggio? Io ricordo solo che 6mila anni fa -la durata del viaggio- eravamo al tempo delle piramidi… Intere civiltà che verrebbero a crearsi all’interno di un’astronave, per quanto bella grande. Anche dal punto di vista sociologico è interessante da immaginare: quante rivolte si creerebbero? Quante risorse sarebbero necessarie?
Esiste l’horror vacui per un’astrofisica?
Non parlerei di horror, ma di essere consci di due domande ancora senza risposta.
La prima è vecchia ma sempre attuale: siamo soli o ci sono altre forme di vita? Un problema che ritengo essere fondamentale. Non perché possa cambiare la nostra vita -la probabilità di entrare in contatto con alieni è trascurabile- ma molto importante dal punto di vista filosofico. Io sono convinta che non siamo soli, che la vita si sia sviluppata anche in altri punti della nostra galassia, e dell’universo. Poi, che tipo sia questa vita, è un’altra questione.
La seconda questione è più astronomica, ma ha anche risvolti filosofici. Quando spiego ai miei studenti come è fatto l’universo, ricordo loro che la materia che conosciamo è il 5% dell’universo. Il 25-30% è materia che non emette radiazione (la chiamiamo “materia oscura”) e poi c’è l’energia oscura, che è responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’universo.
Ecco, non abbiamo idea di che cosa sia l’energia oscura. Gli hanno dato nomi fantasiosi, ma non si sa di che cosa si tratti.
Questa è una problematica che mi fa pensare. La trovo disturbante, o meglio sfidante. È un pezzo di fisica che non abbiamo ancora compreso.
Bisogna prima di tutto riuscire a capire esattamente come funziona, cercare di avere una descrizione di tutte le variabili che riusciamo a misurare, e fare un passo per volta. Bisogna avere pazienza e perseveranza. Alla fine i misteri si riescono a risolvere, ma non bisogna mai demordere.
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