La legge di Hubble con elastico e dita

Aggiornato il 10 Ottobre 2018

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:

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):

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

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:

• Lemaître, G., Un Univers homogène de masse constante et de rayon croissant rendant compte de la vitesse radiale des nébuleuses extra-galactiques (1927); versione inglese (1931)
• doi:10.1073/pnas.15.3.168
• doi:10.1088/0031-9120/46/5/F05