Insegnare l'astronomia

La legge di Hubble con elastico e dita

Come mostrare in classe l'espansione dell'universo e la legge di Hubble utilizzando un pennarello, un elastico e le mani per allungarlo.

La scoperta dell’espansione dell’universo viene generalmente assegnata all’astronomo americano Edwin Hubble, sebbene la legge di Hubble venne scoperta nel 1927 da Georges Lemaître e nel 1929 dallo stesso Hubble.
Tale legge mette in relazione la distanza di una galassia con il suo redshift attraverso due costanti, la velocità della luce e la costante di Hubble. In particolare, il redshift è lo spostamento verso il rosso della luce inviata sulla Terra dalla galassia (o dall’oggetto astronomico osservato) ed è dovuto all’effetto Doppler applicato alle onde elettromagnetiche. Ad esempio quando sentite la sirena di un’autoambulanza, questa vi sembrerà via via più forte o più debole se in avvicinamento o in allontanamento rispetto alla vostra posizione. Un’onda elettromagnetica, come la luce, invece risulterà più vicina al blu o al rosso a seconda che sia in avvicinamento o allontanamento rispetto all’osservatore.
Le osservazioni realizzate da Hubble indicavano inequivocabilmente uno spostamento verso il rosso della luce inviataci dagli oggetti all’esterno della Via Lattea e quindi un universo in espansione e non statico:

Relazione tra velocità e distanza nelle nebulose extragalattiche. Grafico tratto dall’articolo di Edwin Hubble del 1929

Un modo semplice e diretto per spiegare i concetti dietro la legge di Hubble e l’espansione dell’universo è l’attività didattica realizzata da John Kinchin della King’s School di Peterborough (Gran Bretagna). Il suo intento non è tanto quella di riprodurre nel dettaglio la legge, quanto quella di raccontare semplicemente l’idea alla sua base, utilizzando un sistema che poi i ragazzi potranno riprodurre anche a casa e che può stimolare una discussione costruttiva in classe.
L’idea è quella di prendere un elastico spesso e segnare tre stelle sulla sua superficie con tre colori diversi (a) e quindi allungare l’elastico per simulare l’espansione dell’universo (b):

Schema della simulazione della legge di Hubble. Dall’articolo di John Kinchin

Nella pratica la simulazione della legge avrà un esito di questo genere:

Esecuzione della simulazione della legge di Hubble. Dall’articolo di John Kinchin.

Interessante, alla fine, è osservare come il grafico dei risultati della simulazione proposta siano compatibili, come forma, con le osservazioni dello stesso Hubble, ottenendo alla fine un’analogia abbastanza utile per comprendere a un primo basilare livello il comportamento dell’espansione dell’universo:

Grafico dei risultati della simulazione. Dall’articolo di John Kinchin

1 Comment

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  • Ma è vero che da quando la Costante di Hubble venne presentata al mondo ad oggi, la stessa è stata ridotta di sette volte? (ossia, da circa 500 km/s/Mpc a circa 75 km/s/Mpc)
    Il fatto sorprendente è che i valori, negli anni, cambiano in modo impressionante, ma le leggi cui essi sono di supporto restano sempre valide e non vengono minimamente intaccate…

    Ma è altresì vero che nel 1953 la distanza della galassia M31 è stata raddoppiata?
    Vabbè…

Scritto da

Gianluigi Filippelli Gianluigi Filippelli

Ha conseguito laurea e dottorato in fisica presso l’Università della Calabria. Tra i suoi interessi, la divulgazione della scienza (fisica e matematica), attraverso i due blog DropSea (in italiano) e Doc Madhattan (in inglese). Collabora da diversi anni al portale di critica fumettistica Lo Spazio Bianco, dove si occupa, tra gli altri argomenti, di fumetto disneyano, supereroistico e ovviamente scientifico. Last but not least, è wikipediano.

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