Come misurare la distanza delle galassie
La distanza di una galassia può essere stimata analizzando lo spettro elettromagnetico della luce emessa dalla galassia. Questo metodo si basa sull'applicazione dell'effetto Doppler in astronomia ed è alla base della Legge di Hubble.
L'effetto Doppler
L'effetto Doppler viene scoperto nel 1845 da Christian Andreas Doppler studiando la propagazione delle onde sonore nell'aria.
Pochi anni più tardi si scoperto che lo stesso effetto si verifica anche nella propagazione delle onde elettromagnetiche, ossia della luce.
Le onde luminose di propagano nello spazio con una lunghezza d'onda o frequenza costante. Se la sorgente e l'osservatore si trovano alla stessa distanza, l'osservatore vede arrivare le onde con la stessa frequenza.
Se la sorgente delle onde si avvicina all'osservatore, quest'ultimo vede le onde arrivare con una frequenza maggiore. Ad esempio, nella seguente rappresentazione la seconda sorgente si avvicina progressivamente all'osservatore.
Entrambe le sorgenti continuano a emettere le nuove onde con la stessa frequenza di emissione. Tuttavia, la seconda si è avvicinata quindi le nuove onde devono percorrere uno spazio minore per arrivare all'osservatore.
Per questo motivo, nello stesso periodo di tempo, giungono all'osservatore un'onda dalla sorgente A e due onde, una in più, dalla sorgente B. La frequenza di ricezione dalla sorgente B è aumentata.
Lo stesso principio vale nel caso contrario. Se la sorgente delle onde luminose si allontana, l'osservatore vede arrivare le onde con una frequenza minore.
Nello spettro elettromagnetico le onde elettromagnetiche con frequenza maggiore tendono verso il colore blu, mentre quelle con frequenza minore verso il rosso.
Pertanto, se l'onda luminosa aumenta di frequenza, il colore della luce si sposta al colore blu ( blueshift ). Ciò significa che la sorgente e l'osservatore si stanno avvicinando tra loro. La distanza è progressivamente inferiore.
Viceversa, se l'onda luminosa riduce la frequenza, il colore della luce si sposta verso il rosso ( redshift ). Questo significa che la sorgente e l'osservatore si stanno allontanando l'uno dall'altro. Aumenta la distanza tra i due oggetti.
La legge di Hubble
Nel 1929 l'astronomo Edwin Hubble elabora una relazione lineare tra la distanza di una galassia e lo spostamento verso il rosso ( redshift ) della luce emessa dalla stessa.
Si tratta di una legge empirica, accolta come metro di misura da parte della comunità scientifica. La formula di Hubble può essere espressa nella seguente forma:
Il parametro z è lo spostamento verso il rosso della luce mentre la variabile D la distanza. Gli altri parametri sono delle costanti, la costante della velocità della luce (c) e la costante di Hubble (H).
In origine Hubble ha associato alla costante H il valore di 2,176 aHz. Successivamente, nuovi studi e ricerche hanno modificato la costante di Hubble.
