Pagina Fisica: LASTAMPA - NAZIONALE - 28 - 02/11/11 - Pag. Logica: LASTAMPA/TUTTOSCIENZE/02 - Autore: PATZAN - Ora di stampa: 01/11/11 21.37

FELICE CIMATTIUNIVERSITA’ DELLA CALABRIA

Q ual è la differenzafra il modo di pen-sare - e di vedere -di uno scienziato edi chi non lo è?

Una rispostabanale è chelo scienziatocerca le cau-se dei feno-meni, mentreagli altri ba-stano i feno-meni, i fatticosì come so-no. Ma que-sta è, appun-to, una rispo-sta banale,perché nonc'è bisogno diessere unos c i e n z i a t oper cercarela causa di unevento. Unarisposta di-versa è quel-la che si tro-va nel saggiodi Amedeo Balbi, astrofisicoche insegna all'Università diTorVergata a Roma e che hascritto «Il buio oltre le stelle.L'esplorazione dei lati oscuridell'Universo».Lo scienziato cerca quello

che non si vede e problemiche non si sono ancora posti,problemi oscuri, appunto.Forse anche per questo mol-ti politici non capiscono checosa sia la scienza, perchénon hanno abbastanza imma-ginazione. Balbi, invece, diimmaginazione ne ha molta,oltre alla capacità di farci ve-dere quello che altrimentisfugge al nostro sguardo.

I «lati oscuri dell'Universo»sono tanti, dall’energiaoscura alla materia oscura.Se sono oscuri, come li sicerca e li studia?

«È vero, è una faccenda chemerita un chiarimento.Quando parliamo di compo-nenti oscure, in astronomia,ci riferiamo al fatto che nonemettono luce visibile o, piùin generale, radiazione elet-tromagnetica. Ma ciò non si-gnifica che non lascino trac-ce della loro presenza. Qual-siasi forma di materia o dienergia esercita una forzagravitazionale e quindi an-

che le componenti oscure de-vono far sentire il proprio in-flusso sul resto dell'Univer-so».

Un esempio?«Se il Sole fosse invisibile, sipotrebbe dedurre la sua pre-senza e misurarne la massastudiando le orbite dei pianetidel Sistema solare. Allo stessomodo, grazie all'effetto che lecomponenti oscure hanno sul-lamateria che si riesce a osser-vare, gli astronomi sono riusci-ti a stanarle, e a capire qualco-sa della loro natura».

Se l'Universo è davvero infi-nito dovrebbero esserci an-che infinite stelle e, quindi, il

buionon do-vrebbe es-serci. Eppu-re di notte ilbuio c'è. Co-me si spiegaquesto chesembra unparadosso?

«Bisogna averele idee chiaresulla strutturacompless ivadel cosmo e perquesto motivola domanda haconfuso per se-coli anche lementi più bril-lanti. Oggi sap-piamo che las p i e g a z i o n ecorretta sta nelfatto che l'Uni-verso ha avuto

un'origine. Dato che la luceviaggia a velocità finita, quan-do guardiamo lontano nellospazio guardiamo anche indie-tro nel tempo. E, guardandolontano, e quindi molto indie-tro nel tempo, non troviamopiù stelle o galassie semplice-mente perché non si erano an-cora formate. Questo spiegacomemai il cielo notturno nonbrilla tutto come una stella.Nel buio del cielo è scritta la ri-sposta a una delle più antichecuriosità dell'umanità, quellasull'origine ditutto».

Nel libro siracconta lastoria dell'astronomiacome un’im-presa in cui sempre più spes-so le scoperte sono anticipa-te da un ragionamento ma-tematico. Com'è possibileche un calcolo, cioè un'ope-razione mentale, anticipiqualcosa che si trova là fuorinel mondo?

«Le due cose, osservazione einterpretazione matematicadei fenomeni, dovrebbero pro-cedere di pari passo: ma spes-so accade che l'intuizione ma-tematica anticipi qualcosa chepoi si rivela far parte della na-

tura del mondo. Il caso piùeclatante è quello della Relati-vità generale di Einstein che,pur partendo da solidi argo-menti fisici, giungeva, sulla ba-se di deduzioni geometrico-matematiche, a conclusioni ap-parentemente contrarie aqualsiasi senso comune. Con-clusioni che, però, si sono rive-late esatte. È quella che il fisi-co Eugene Wigner ha definito"l'irragionevole efficacia dellamatematica": perché mai unadeduzione logica, interna al no-

stro cervello, do-vrebbe farci sco-prire fenomenidel mondo realeche non aveva-momai osserva-to prima? È una

questione interessantissima,che è stata molto dibattuta,ma non ha mai trovato una ri-sposta del tutto soddisfacente.Va detto anche che oggi la fisi-ca teorica si trova di fronte auna crisi legata, per certi ver-si, anche a questa irragionevo-le efficacia delle matematica:la teoria delle stringhe è unasplendida costruzione forma-le, talmente elegante chechiunque l'abbia studiata ritie-ne impossibile che non sia an-che vera, almeno in parte. Ma

dal punto di vista sperimenta-le non ci sono al momento spe-ranze di metterla alla prova.Ci fidiamo della matematica odell'esperimento? Sta diven-tando un problema».

Un altro enigma è ciò che glistudiosi chiamano «luce fos-sile»: che cos’è?

«È ciò che resta dell'enormecalore che pervadeva l'Univer-so nelle fasi successive al BigBang. All'inizio la temperatu-ra nel cosmo era altissima.Quando si sono formati i primiatomi di idrogeno, 380mila an-ni dopo il Big Bang, lo spaziobrillava come la superficie diuna stella. Oggi, dopo miliardidi anni di espansione, l'Univer-so è diventato freddo e il ba-gliore iniziale si è trasformatoin un debolissimo segnale ra-dio, la “radiazione cosmica difondo”. Usando strumenti ab-bastanza sensibili, la si può os-servare, ricostruendo un'im-magine primordiale. Una testi-monianza fossile, appunto».

Può esistere qualcosa al di làdell'orizzonte cosmologico?E come si fa a studiare qual-cosa oltre i limiti fisici di ciòche si può esplorare?

«Ci basiamo su un'estrapola-zione di modelli matematici dicui conosciamo la validità solo

in un ambito più ristretto,quello dell'Universo osservabi-le. Di queste estrapolazioni lacosmologia è costretta a farnemolte: il fatto sorprendente,semmai, è che spesso si rivela-no corrette. Ma, a rigore, checosa ci sia fuori dell'orizzontenon possiamo e non potremomai saperlo direttamente».

Che cos'è, invece, l'«epocaoscura» di cui parlano gliastronomi?

«Parlando del paradosso delcielo buio, dicevo che c'è stataun'epoca, nellastoria dell'Uni-verso, in cui nonsi erano ancoraformate stelle egalassie: quel pe-riodo è stato ri-battezzato “epoca oscura”. Ecredo che l'uso di una termino-logia con assonanze mitologi-che sia stato intenzionale. Èun periodo su cui è difficileavere informazioni dirette,ma, al contrario di ciò che sitrova fuori dell'orizzonte, ci so-no buone speranze di indagaremeglio quell'era nel prossimofuturo grazie ai progressi del-le tecniche di osservazione».

Tra le tracce che i cosmologicercano ce ne sono anche disonore: l’armonia delle sfe-

re, di cui parlava Pitagorapiù di 2500 anni fa, era un’in-tuizione giusta?

«In un certo senso la corri-spondenza tra fenomeni fisicie sonori si ritrova un po' ovun-que in natura: è una conse-guenza del fatto, scoperto daFourier, che ogni funzionema-tematica si può scomporre inuna serie di onde. Ma se tuttoo quasi si può tradurre in unsuono, non è detto che questisuoni siano armonici. In co-smologia, attraverso lo studio

della radiazionedi fondo, si è sco-perto che l'Uni-verso primor-diale era attra-versato da ondedi pressione che

si propagavano nella materiadensa esattamente come le on-de sonore si propagano nell'aria e che c'erano precise rela-zioni matematiche tra questeonde, simili a quelle tra le ar-moniche di uno strumentomu-sicale. La tentazione di veder-ci una sorta di armonia pitago-rica, o il grande “Om”, la vibra-zione delle religioni orientali, èforte, ma nonmi lascerei pren-dere la mano. In realtà quellerelazioni matematiche si tra-ducono in un suono sgradevo-

le al nostro udito. Sono armo-nie piacevoli solo per i cosmo-logi, che sono riusciti a rica-varne importanti informazionisulla natura dell'Universo».

Quando si sentono gli scien-ziati parlare di una teoriadel tutto, la «Toe», «Theoryof everything», nasconomolti interrogativi: per co-struire una teoria del generedovremmo poterci collocareall'esterno dell'Universo, nel-le parti oscure di cui lei parlanel libro. Ma in un posto delgenere, per definizione, nonpossiamo andarci. E allorache tutto è, quello delle teo-rie del tutto?

«Quello della “Toe” è unmirag-gio che i fisici hanno inseguitoa lungo,ma forse è sempre sta-to più un orizzonte concettua-le che una possibilità concre-ta. C'è stato persino chi ha tira-to in ballo, non so quanto a pro-posito, il teorema di incomple-tezza di Gödel per mettere unlimite ultimo alla possibilità dicomprensione scientifica delmondo. Oggi molti fisici e co-smologi ritengono che il no-stro Universo possa essere so-lo uno fra una moltitudine dialtri, ciascuno con caratteristi-che fisiche completamente di-verse. Se così fosse, la teoria

del tutto sarebbe una descri-zione matematica di questo"multiverso", ma non sarebbein grado di fare specifiche pre-visioni riguardo ai singoli uni-versi. Tutto ciò che osservia-mo nel nostro cosmo, compre-se le stesse leggi della fisica,sarebbe solo il risultato di unprocesso casuale. Inoltre, permettere alla prova un’ipotesidel genere, avremmo bisognodi informazioni che si trovanofuori dell'orizzonte cosmologi-co e che sono quindi inaccessi-bili per definizio-ne. Non so sequesta possa es-sere ritenuta lateoria del tuttoche avrebbe so-gnato un fisicodi 50 anni fa».

L'immagine della cosmolo-gia che si trae dal libro èquella di una scienza in cuila dimensione empirica è in-trecciata a quella teorica especulativa. Ma così i confi-ni con la filosofia si fanno in-certi. Per un filosofo non èun problema, anzi, ma peruno scienziato?

«Per uno scienziato è un po'un problema, in effetti. I co-smologi sono particolarmentesensibili, visto che la nostra di-

sciplina ci ha messo decenniprima di accreditarsi comescienza "dura". Per molti, lapaura di sentirsi accusare difare filosofia fa scattare mec-canismi di autodifesa. Saràper questo che, di recente,StephenHawking è arrivato aaffermare che la scienza haormai ucciso la filosofia, pre-tesa che mi sembra eccessiva.La cosmologia, oggi, è fondatasu osservazioni di grande ac-curatezza e di solidità e il qua-dro che descrive l'evoluzione

dell'Universo èsupportato dall'evidenza. Maesiste sempreuna frontiera incui la specula-zione, per quan-

to rigorosa, precede il datoscientifico. E, d'altra parte,quando si ha a che fare conl'origine dell'Universo, con lastruttura dello spaziotempo econ la natura di tutto ciò cheesiste, una certa inclinazioneper le "grandi domande", chepoi sono anche quelle della filo-sofia, sotto sotto bisogna aver-la. Poi, però, per uno scienzia-to, le risposte vanno semprecercate nell'osservazione enell'esperimento. Se non c'èquelmarchio, non è scienza».

RICCARDO LATTANZINEW YORK UNIVERSITY - USA

S e per le ciambellenon è sempre vero,sembra che tutte legalassie escano colbuco, un buco nero,

al centro. Naturalmente la pro-va definitiva non c'è, perchél'attrazione gravitazionale deibuchi neri è talmente forte cheneanche la luce riesce ad usci-re e quindi «sono corpi celestiinvisibili, la cui presenza è rile-vabile solo indirettamente, mi-surando l'energia che emana-no», spiega Nico Cappelluti, 32anni, astrofisico all'osservato-rio di Bologna. «E' assodatoche al centro diogni galassiac'è un nucleoestremamentedenso, conmas-sa che va dalmilione ad ol-tre il miliardodi volte quelladel Sole». Nonfa eccezione laVia Lattea, lagalassia cheospita il Siste-ma solare, an-che se per for-tuna il «no-stro» buco ne-ro non è attivo.Potrebbe peròdiventarlo e«mangiarsi ilmondo intero»,come nella can-zone «Super-massiccio» diElio e le Storie Tese? Grazie allavoro di Cappelluti presto po-tremmo avere una risposta.Il suo campo di ricerca, in-

fatti, è lo studio dei meccani-smi che portano all'attivazionedei buchi neri supermassicci.«Solo alcuni si attivano e re-centemente io e i miei collabo-ratori abbiamo dimostrato chela causa più probabile è la colli-sione tra galassie». Grazie all'impatto il buco nero verrebbea contatto con nuovo materia-le cosmico (gas o stelle, peresempio), di cui nutrirsi per co-

minciare a espandersi. Le os-servazioni di Cappelluti con-cordano con altri dati che mo-strano che la crescita dellamassa di una galassia, causatadallo scontro con un'altra, vadi pari passo con le dimensionidel proprio buco nero.La scoperta, frutto del suo

dottorato presso il Max-Plan-ck Institute per la fisica extra-terrestre di Monaco di Bavie-ra, è avvenuta analizzando im-magini raccolte con i telescopispaziali a raggi-X della Nasa edell'Esa, che consentono di ri-levare la radiazione emessa daquesti nuclei galattici, quandosi accendono e iniziano a cre-

scere, risuc-chiando tuttoquello che pas-sa vicino. Perqueste ricer-che lo «Europe-an AstroskyNetwork», un'associazionededicata alla di-vulgazione dell'astronomia, haconferito aCap-pelluti il pre-mio Marsden,riservato ognianno ai miglio-ri giovani astro-nomi europei.Ora il prossimopasso sarà capi-re come, unavolta attivi, ibuchi neri su-permass i c c iprogrediscono

e influenzano la vita delle ga-lassie. «Il loro sviluppo è lega-to alla quantità di materiaoscura che li circonda e dallaloro evoluzione dipende sia laprobabilità che due galassie siuniscano dopo la collisione siaquale sarà l'aspetto finale».L'altro grande interesse di

Cappelluti è cercare la «mate-ria mancante» dell'Universo,studiando le emissioni a rag-gi-X provenienti dallo spazio.Si tratta di barioni (neutroni,elettroni e protoni) che eranopresenti negli istanti successi-

vi al Big Bang, ma di cui si so-no perse le tracce. L'ipotesipiù accreditata è che si trovi-no in un sistema intricato dinubi di gas caldo, che in passa-to non erano state identificateper via della densitàmolto bas-sa e del «range» di temperatu-re atipico, ma che oggi sonoprede ambite per cacciatoricosmici comeCappelluti.Originario di Rimini, in con-

trotendenza rispetto a moltisuoi coetanei, dopo un periodoall'estero ha deciso di conti-nuare il lavoro in Italia. Nel2010 è tornato grazie ad unaborsa post-dottorato dell'Isti-tuto Nazione di Astrofisica,vinta classificandosi primo su100 candidati. «Dopo sei anniconsideravo finita l'esperien-za tedesca e ho cercato altro-ve. Avevo offerte dagli Usa,ma ho scelto la borsa dell'Inaf,perché mi avrebbe permessodi rientrare in Italia, con unostipendio competitivo e un bu-dget di ricerca da gestire libe-ramente. Inoltre, avevo moltastima dei ricercatori con cuiavrei lavorato a Bologna».Purtroppo queste iniziati-

ve sono isolate nel sistema del-la ricerca italiana e non sonoinserite in un percorso struttu-rato di carriera. «La borsa distudio finirà nel 2012 e ho po-che prospettive di rimanere.Lo dico con rammarico, per-ché ho fiducia nel "metodo ita-liano". Ho scoperto che qui silavora bene e, a differenza del-la Germania, dove il sistema ègerarchico, da noi i giovani so-no coinvolti nelle discussionistrategiche e, nei gruppi piùaperti, hanno lo stesso pesodei senior al momento di deci-dere». Certo, sarebbe un pec-cato lasciarsi sfuggire un ta-lento come Cappelluti, ricono-sciuto come uno degli astrono-mi italiani più promettenti del-la sua generazione e seleziona-to dall’Aspen Institute Italiaper far parte degli Aspen Ju-nior Fellows, un network di180 persone che riunisce gio-vani italiani di successo sparsiper il mondo.

Le frontiere della cosmologiaLA RICERCA SUL PASSATO E SUL FUTURO DEL TUTTO

“L’Universochenonaveteancora visto”

Intervista,,

NicoCappellutiAstrofisico

AmedeoBalbi

Astrofisico

Un interruttoreper i buchi neri

Ecco le nuove sfide, dallamateria all’energia oscuraE lamatematica anticipa osservazioni ed esperimenti

RUOLO: E’ RICERCATORE PRESSOL'OSSERVATORIOASTRONOMICO

DI BOLOGNARICERCHE: MECCANISMI

DI ATTIVAZIONE DEI BUCHI NERI

RUOLO: E’ RICERCATOREALL'UNIVERSITÀ DI TOR VERGATA

IL LIBRO: «IL BUIO OLTRE LE STELLE.L'ESPLORAZIONE DEI LATI OSCURI

DELL'UNIVERSO» - CODICEEDIZIONI La nascita di una stella nella galassia a spirale M83

I «Vedere» la materiaprimordiale prodotta su-bito dopo il Big Bang: è lapromessa della nuova fa-se di collisioni al nastro dipartenza nell’accelerato-re più grande del mondo,il Large Hadron Colliderdel Cern di Ginevra. Dal14 novembre nell’anelloda 27 km cominceranno ascontrarsi i fasci di ioni,ha spiegato Paolo Giubel-lino, dell’Istituto Naziona-le di Fisica Nucleare (Infn)e coordinatore dell’esperi-mento «Alice»: «Stavoltala frequenza degli scontrisarà maggioreche nel pas-sato, da 10 a 20 volte». Equesto significache il livel-lo di dettaglio a cui arrive-ranno le osservazioni saràdi gran lunga superiore.

Lo sapevi che?La materia

primordiale

Il sospettato numero uno? E’ la collisione tra galassie“Le prove sono nelle immagini a raggi X dei telescopi”

LA LUCE FOSSILEE’ ciò che resta

dell’enorme caloredopo il Big Bang

LA TEORIA GLOBALEE’ il miraggio chei fisici continuano

a inseguire

L’occhiodi Hubble

Unaimmensa

montagnadipolveri

egassieleva

nellanebulosa

CarinaAdestrail centrodellaVia

Latteaharivelato

una ineditaquantitàdi stelle

IL «PERIODO BUIO»E’ quello in cuistelle e galassie

dovevano nascere

Un gigantesco anello di materia oscura

28 TuttoScienze LA STAMPAMERCOLEDÌ 2 NOVEMBRE 2011

Pagina Fisica: LASTAMPA - NAZIONALE - 29 - 02/11/11 - Pag. Logica: LASTAMPA/TUTTOSCIENZE/02 - Autore: PATZAN - Ora di stampa: 01/11/11 21.37

FELICE CIMATTIUNIVERSITA’ DELLA CALABRIA

Q ual è la differenzafra il modo di pen-sare - e di vedere -di uno scienziato edi chi non lo è?

Una rispostabanale è chelo scienziatocerca le cau-se dei feno-meni, mentreagli altri ba-stano i feno-meni, i fatticosì come so-no. Ma que-sta è, appun-to, una rispo-sta banale,perché nonc'è bisogno diessere unos c i e n z i a t oper cercarela causa di unevento. Unarisposta di-versa è quel-la che si tro-va nel saggiodi Amedeo Balbi, astrofisicoche insegna all'Università diTorVergata a Roma e che hascritto «Il buio oltre le stelle.L'esplorazione dei lati oscuridell'Universo».Lo scienziato cerca quello

che non si vede e problemiche non si sono ancora posti,problemi oscuri, appunto.Forse anche per questo mol-ti politici non capiscono checosa sia la scienza, perchénon hanno abbastanza imma-ginazione. Balbi, invece, diimmaginazione ne ha molta,oltre alla capacità di farci ve-dere quello che altrimentisfugge al nostro sguardo.

I «lati oscuri dell'Universo»sono tanti, dall’energiaoscura alla materia oscura.Se sono oscuri, come li sicerca e li studia?

«È vero, è una faccenda chemerita un chiarimento.Quando parliamo di compo-nenti oscure, in astronomia,ci riferiamo al fatto che nonemettono luce visibile o, piùin generale, radiazione elet-tromagnetica. Ma ciò non si-gnifica che non lascino trac-ce della loro presenza. Qual-siasi forma di materia o dienergia esercita una forzagravitazionale e quindi an-

che le componenti oscure de-vono far sentire il proprio in-flusso sul resto dell'Univer-so».

Un esempio?«Se il Sole fosse invisibile, sipotrebbe dedurre la sua pre-senza e misurarne la massastudiando le orbite dei pianetidel Sistema solare. Allo stessomodo, grazie all'effetto che lecomponenti oscure hanno sul-lamateria che si riesce a osser-vare, gli astronomi sono riusci-ti a stanarle, e a capire qualco-sa della loro natura».

Se l'Universo è davvero infi-nito dovrebbero esserci an-che infinite stelle e, quindi, il

buionon do-vrebbe es-serci. Eppu-re di notte ilbuio c'è. Co-me si spiegaquesto chesembra unparadosso?

«Bisogna averele idee chiaresulla strutturacompless ivadel cosmo e perquesto motivola domanda haconfuso per se-coli anche lementi più bril-lanti. Oggi sap-piamo che las p i e g a z i o n ecorretta sta nelfatto che l'Uni-verso ha avuto

un'origine. Dato che la luceviaggia a velocità finita, quan-do guardiamo lontano nellospazio guardiamo anche indie-tro nel tempo. E, guardandolontano, e quindi molto indie-tro nel tempo, non troviamopiù stelle o galassie semplice-mente perché non si erano an-cora formate. Questo spiegacomemai il cielo notturno nonbrilla tutto come una stella.Nel buio del cielo è scritta la ri-sposta a una delle più antichecuriosità dell'umanità, quellasull'origine ditutto».

Nel libro siracconta lastoria dell'astronomiacome un’im-presa in cui sempre più spes-so le scoperte sono anticipa-te da un ragionamento ma-tematico. Com'è possibileche un calcolo, cioè un'ope-razione mentale, anticipiqualcosa che si trova là fuorinel mondo?

«Le due cose, osservazione einterpretazione matematicadei fenomeni, dovrebbero pro-cedere di pari passo: ma spes-so accade che l'intuizione ma-tematica anticipi qualcosa chepoi si rivela far parte della na-

tura del mondo. Il caso piùeclatante è quello della Relati-vità generale di Einstein che,pur partendo da solidi argo-menti fisici, giungeva, sulla ba-se di deduzioni geometrico-matematiche, a conclusioni ap-parentemente contrarie aqualsiasi senso comune. Con-clusioni che, però, si sono rive-late esatte. È quella che il fisi-co Eugene Wigner ha definito"l'irragionevole efficacia dellamatematica": perché mai unadeduzione logica, interna al no-

stro cervello, do-vrebbe farci sco-prire fenomenidel mondo realeche non aveva-momai osserva-to prima? È una

questione interessantissima,che è stata molto dibattuta,ma non ha mai trovato una ri-sposta del tutto soddisfacente.Va detto anche che oggi la fisi-ca teorica si trova di fronte auna crisi legata, per certi ver-si, anche a questa irragionevo-le efficacia delle matematica:la teoria delle stringhe è unasplendida costruzione forma-le, talmente elegante chechiunque l'abbia studiata ritie-ne impossibile che non sia an-che vera, almeno in parte. Ma

dal punto di vista sperimenta-le non ci sono al momento spe-ranze di metterla alla prova.Ci fidiamo della matematica odell'esperimento? Sta diven-tando un problema».

Un altro enigma è ciò che glistudiosi chiamano «luce fos-sile»: che cos’è?

«È ciò che resta dell'enormecalore che pervadeva l'Univer-so nelle fasi successive al BigBang. All'inizio la temperatu-ra nel cosmo era altissima.Quando si sono formati i primiatomi di idrogeno, 380mila an-ni dopo il Big Bang, lo spaziobrillava come la superficie diuna stella. Oggi, dopo miliardidi anni di espansione, l'Univer-so è diventato freddo e il ba-gliore iniziale si è trasformatoin un debolissimo segnale ra-dio, la “radiazione cosmica difondo”. Usando strumenti ab-bastanza sensibili, la si può os-servare, ricostruendo un'im-magine primordiale. Una testi-monianza fossile, appunto».

Può esistere qualcosa al di làdell'orizzonte cosmologico?E come si fa a studiare qual-cosa oltre i limiti fisici di ciòche si può esplorare?

«Ci basiamo su un'estrapola-zione di modelli matematici dicui conosciamo la validità solo

in un ambito più ristretto,quello dell'Universo osservabi-le. Di queste estrapolazioni lacosmologia è costretta a farnemolte: il fatto sorprendente,semmai, è che spesso si rivela-no corrette. Ma, a rigore, checosa ci sia fuori dell'orizzontenon possiamo e non potremomai saperlo direttamente».

Che cos'è, invece, l'«epocaoscura» di cui parlano gliastronomi?

«Parlando del paradosso delcielo buio, dicevo che c'è stataun'epoca, nellastoria dell'Uni-verso, in cui nonsi erano ancoraformate stelle egalassie: quel pe-riodo è stato ri-battezzato “epoca oscura”. Ecredo che l'uso di una termino-logia con assonanze mitologi-che sia stato intenzionale. Èun periodo su cui è difficileavere informazioni dirette,ma, al contrario di ciò che sitrova fuori dell'orizzonte, ci so-no buone speranze di indagaremeglio quell'era nel prossimofuturo grazie ai progressi del-le tecniche di osservazione».

Tra le tracce che i cosmologicercano ce ne sono anche disonore: l’armonia delle sfe-

re, di cui parlava Pitagorapiù di 2500 anni fa, era un’in-tuizione giusta?

«In un certo senso la corri-spondenza tra fenomeni fisicie sonori si ritrova un po' ovun-que in natura: è una conse-guenza del fatto, scoperto daFourier, che ogni funzionema-tematica si può scomporre inuna serie di onde. Ma se tuttoo quasi si può tradurre in unsuono, non è detto che questisuoni siano armonici. In co-smologia, attraverso lo studio

della radiazionedi fondo, si è sco-perto che l'Uni-verso primor-diale era attra-versato da ondedi pressione che

si propagavano nella materiadensa esattamente come le on-de sonore si propagano nell'aria e che c'erano precise rela-zioni matematiche tra questeonde, simili a quelle tra le ar-moniche di uno strumentomu-sicale. La tentazione di veder-ci una sorta di armonia pitago-rica, o il grande “Om”, la vibra-zione delle religioni orientali, èforte, ma nonmi lascerei pren-dere la mano. In realtà quellerelazioni matematiche si tra-ducono in un suono sgradevo-

le al nostro udito. Sono armo-nie piacevoli solo per i cosmo-logi, che sono riusciti a rica-varne importanti informazionisulla natura dell'Universo».

Quando si sentono gli scien-ziati parlare di una teoriadel tutto, la «Toe», «Theoryof everything», nasconomolti interrogativi: per co-struire una teoria del generedovremmo poterci collocareall'esterno dell'Universo, nel-le parti oscure di cui lei parlanel libro. Ma in un posto delgenere, per definizione, nonpossiamo andarci. E allorache tutto è, quello delle teo-rie del tutto?

«Quello della “Toe” è unmirag-gio che i fisici hanno inseguitoa lungo,ma forse è sempre sta-to più un orizzonte concettua-le che una possibilità concre-ta. C'è stato persino chi ha tira-to in ballo, non so quanto a pro-posito, il teorema di incomple-tezza di Gödel per mettere unlimite ultimo alla possibilità dicomprensione scientifica delmondo. Oggi molti fisici e co-smologi ritengono che il no-stro Universo possa essere so-lo uno fra una moltitudine dialtri, ciascuno con caratteristi-che fisiche completamente di-verse. Se così fosse, la teoria

del tutto sarebbe una descri-zione matematica di questo"multiverso", ma non sarebbein grado di fare specifiche pre-visioni riguardo ai singoli uni-versi. Tutto ciò che osservia-mo nel nostro cosmo, compre-se le stesse leggi della fisica,sarebbe solo il risultato di unprocesso casuale. Inoltre, permettere alla prova un’ipotesidel genere, avremmo bisognodi informazioni che si trovanofuori dell'orizzonte cosmologi-co e che sono quindi inaccessi-bili per definizio-ne. Non so sequesta possa es-sere ritenuta lateoria del tuttoche avrebbe so-gnato un fisicodi 50 anni fa».

L'immagine della cosmolo-gia che si trae dal libro èquella di una scienza in cuila dimensione empirica è in-trecciata a quella teorica especulativa. Ma così i confi-ni con la filosofia si fanno in-certi. Per un filosofo non èun problema, anzi, ma peruno scienziato?

«Per uno scienziato è un po'un problema, in effetti. I co-smologi sono particolarmentesensibili, visto che la nostra di-

sciplina ci ha messo decenniprima di accreditarsi comescienza "dura". Per molti, lapaura di sentirsi accusare difare filosofia fa scattare mec-canismi di autodifesa. Saràper questo che, di recente,StephenHawking è arrivato aaffermare che la scienza haormai ucciso la filosofia, pre-tesa che mi sembra eccessiva.La cosmologia, oggi, è fondatasu osservazioni di grande ac-curatezza e di solidità e il qua-dro che descrive l'evoluzione

dell'Universo èsupportato dall'evidenza. Maesiste sempreuna frontiera incui la specula-zione, per quan-

to rigorosa, precede il datoscientifico. E, d'altra parte,quando si ha a che fare conl'origine dell'Universo, con lastruttura dello spaziotempo econ la natura di tutto ciò cheesiste, una certa inclinazioneper le "grandi domande", chepoi sono anche quelle della filo-sofia, sotto sotto bisogna aver-la. Poi, però, per uno scienzia-to, le risposte vanno semprecercate nell'osservazione enell'esperimento. Se non c'èquelmarchio, non è scienza».

RICCARDO LATTANZINEW YORK UNIVERSITY - USA

S e per le ciambellenon è sempre vero,sembra che tutte legalassie escano colbuco, un buco nero,

al centro. Naturalmente la pro-va definitiva non c'è, perchél'attrazione gravitazionale deibuchi neri è talmente forte cheneanche la luce riesce ad usci-re e quindi «sono corpi celestiinvisibili, la cui presenza è rile-vabile solo indirettamente, mi-surando l'energia che emana-no», spiega Nico Cappelluti, 32anni, astrofisico all'osservato-rio di Bologna. «E' assodatoche al centro diogni galassiac'è un nucleoestremamentedenso, conmas-sa che va dalmilione ad ol-tre il miliardodi volte quelladel Sole». Nonfa eccezione laVia Lattea, lagalassia cheospita il Siste-ma solare, an-che se per for-tuna il «no-stro» buco ne-ro non è attivo.Potrebbe peròdiventarlo e«mangiarsi ilmondo intero»,come nella can-zone «Super-massiccio» diElio e le Storie Tese? Grazie allavoro di Cappelluti presto po-tremmo avere una risposta.Il suo campo di ricerca, in-

fatti, è lo studio dei meccani-smi che portano all'attivazionedei buchi neri supermassicci.«Solo alcuni si attivano e re-centemente io e i miei collabo-ratori abbiamo dimostrato chela causa più probabile è la colli-sione tra galassie». Grazie all'impatto il buco nero verrebbea contatto con nuovo materia-le cosmico (gas o stelle, peresempio), di cui nutrirsi per co-

minciare a espandersi. Le os-servazioni di Cappelluti con-cordano con altri dati che mo-strano che la crescita dellamassa di una galassia, causatadallo scontro con un'altra, vadi pari passo con le dimensionidel proprio buco nero.La scoperta, frutto del suo

dottorato presso il Max-Plan-ck Institute per la fisica extra-terrestre di Monaco di Bavie-ra, è avvenuta analizzando im-magini raccolte con i telescopispaziali a raggi-X della Nasa edell'Esa, che consentono di ri-levare la radiazione emessa daquesti nuclei galattici, quandosi accendono e iniziano a cre-

scere, risuc-chiando tuttoquello che pas-sa vicino. Perqueste ricer-che lo «Europe-an AstroskyNetwork», un'associazionededicata alla di-vulgazione dell'astronomia, haconferito aCap-pelluti il pre-mio Marsden,riservato ognianno ai miglio-ri giovani astro-nomi europei.Ora il prossimopasso sarà capi-re come, unavolta attivi, ibuchi neri su-permass i c c iprogrediscono

e influenzano la vita delle ga-lassie. «Il loro sviluppo è lega-to alla quantità di materiaoscura che li circonda e dallaloro evoluzione dipende sia laprobabilità che due galassie siuniscano dopo la collisione siaquale sarà l'aspetto finale».L'altro grande interesse di

Cappelluti è cercare la «mate-ria mancante» dell'Universo,studiando le emissioni a rag-gi-X provenienti dallo spazio.Si tratta di barioni (neutroni,elettroni e protoni) che eranopresenti negli istanti successi-

vi al Big Bang, ma di cui si so-no perse le tracce. L'ipotesipiù accreditata è che si trovi-no in un sistema intricato dinubi di gas caldo, che in passa-to non erano state identificateper via della densitàmolto bas-sa e del «range» di temperatu-re atipico, ma che oggi sonoprede ambite per cacciatoricosmici comeCappelluti.Originario di Rimini, in con-

trotendenza rispetto a moltisuoi coetanei, dopo un periodoall'estero ha deciso di conti-nuare il lavoro in Italia. Nel2010 è tornato grazie ad unaborsa post-dottorato dell'Isti-tuto Nazione di Astrofisica,vinta classificandosi primo su100 candidati. «Dopo sei anniconsideravo finita l'esperien-za tedesca e ho cercato altro-ve. Avevo offerte dagli Usa,ma ho scelto la borsa dell'Inaf,perché mi avrebbe permessodi rientrare in Italia, con unostipendio competitivo e un bu-dget di ricerca da gestire libe-ramente. Inoltre, avevo moltastima dei ricercatori con cuiavrei lavorato a Bologna».Purtroppo queste iniziati-

ve sono isolate nel sistema del-la ricerca italiana e non sonoinserite in un percorso struttu-rato di carriera. «La borsa distudio finirà nel 2012 e ho po-che prospettive di rimanere.Lo dico con rammarico, per-ché ho fiducia nel "metodo ita-liano". Ho scoperto che qui silavora bene e, a differenza del-la Germania, dove il sistema ègerarchico, da noi i giovani so-no coinvolti nelle discussionistrategiche e, nei gruppi piùaperti, hanno lo stesso pesodei senior al momento di deci-dere». Certo, sarebbe un pec-cato lasciarsi sfuggire un ta-lento come Cappelluti, ricono-sciuto come uno degli astrono-mi italiani più promettenti del-la sua generazione e seleziona-to dall’Aspen Institute Italiaper far parte degli Aspen Ju-nior Fellows, un network di180 persone che riunisce gio-vani italiani di successo sparsiper il mondo.

Le frontiere della cosmologiaLA RICERCA SUL PASSATO E SUL FUTURO DEL TUTTO

“L’Universochenonaveteancora visto”

Intervista,,

NicoCappellutiAstrofisico

AmedeoBalbi

Astrofisico

Un interruttoreper i buchi neri

Ecco le nuove sfide, dallamateria all’energia oscuraE lamatematica anticipa osservazioni ed esperimenti

RUOLO: E’ RICERCATORE PRESSOL'OSSERVATORIOASTRONOMICO

DI BOLOGNARICERCHE: MECCANISMI

DI ATTIVAZIONE DEI BUCHI NERI

RUOLO: E’ RICERCATOREALL'UNIVERSITÀ DI TOR VERGATA

IL LIBRO: «IL BUIO OLTRE LE STELLE.L'ESPLORAZIONE DEI LATI OSCURI

DELL'UNIVERSO» - CODICEEDIZIONI La nascita di una stella nella galassia a spirale M83

I «Vedere» la materiaprimordiale prodotta su-bito dopo il Big Bang: è lapromessa della nuova fa-se di collisioni al nastro dipartenza nell’accelerato-re più grande del mondo,il Large Hadron Colliderdel Cern di Ginevra. Dal14 novembre nell’anelloda 27 km cominceranno ascontrarsi i fasci di ioni,ha spiegato Paolo Giubel-lino, dell’Istituto Naziona-le di Fisica Nucleare (Infn)e coordinatore dell’esperi-mento «Alice»: «Stavoltala frequenza degli scontrisarà maggioreche nel pas-sato, da 10 a 20 volte». Equesto significache il livel-lo di dettaglio a cui arrive-ranno le osservazioni saràdi gran lunga superiore.

Lo sapevi che?La materia

primordiale

Il sospettato numero uno? E’ la collisione tra galassie“Le prove sono nelle immagini a raggi X dei telescopi”

LA LUCE FOSSILEE’ ciò che resta

dell’enorme caloredopo il Big Bang

LA TEORIA GLOBALEE’ il miraggio chei fisici continuano

a inseguire

L’occhiodi Hubble

Unaimmensa

montagnadipolveri

egassieleva

nellanebulosa

CarinaAdestrail centrodellaVia

Latteaharivelato

una ineditaquantitàdi stelle

IL «PERIODO BUIO»E’ quello in cuistelle e galassie

dovevano nascere

Un gigantesco anello di materia oscura

MERCOLEDÌ 2 NOVEMBRE 2011 TuttoScienze 29LA STAMPA