Le Cosmicomiche in classe: Gli anni-luce

Il racconto “Gli anni-luce”, tratto dalla raccolta “Le Cosmicomiche” di Italo Calvino, vede il protagonista Qfwfq intento nelle osservazioni del cielo al telescopio. La scoperta di un cartello con l’enigmatica scritta “Ti ho visto”, issato su una galassia a centi milioni di anni luce di distanza, getta il protagonista nel panico, innescando una lenta ma inesorabile disputa a colpi di cartelli le cui immagini si propagano attraverso le galassie del cosmo in espansione.
Questa scheda contiene una serie di materiali e risorse didattiche per portare questo racconto in classe, all’interno dei percorsi presentati nella scheda dedicata alle Cosmicomiche, dedicati rispettivamente alle scuole secondarie di primo e di secondo grado.

Contesto scientifico

“Gli anni-luce” trae ispirazione da due osservazioni empiriche fondamentali per l’astrofisica contemporanea. Innanzitutto, l’universo è in espansione, poiché le galassie si allontanano reciprocamente e, quanto più sono lontane le une dalle altre, tanto più rapidamente si allontanano. A questa scoperta, realizzata nel 1929 dall’astronomo Edwin Hubble, è dedicata anche un’altra Cosmicomica: “Tutto in un punto”.
E poi, la velocità della luce, che nel vuoto viaggia a 300mila km/s, è finita: questo vuol dire che le informazioni trasportate dalla luce impiegano un certo tempo ad attraversare le enormi distanze cosmiche. Tutto ciò che osserviamo è inevitabilmente una immagine risalente al passato – un passato tanto più remoto quanto più l’oggetto che osserviamo è distante. La Luna, per esempio, si trova a circa 380mila km dalla Terra, e dunque ne vediamo l’immagine con poco più di un secondo di ritardo. Per il Sole, che si trova a 150 milioni di km da noi, il ritardo aumenta fino a otto minuti, e per la stella più vicina, Proxima Centauri, parliamo già di quattro anni. Vista l’immensità delle distanze nell’universo, gli astronomi misurano le distanze sulla base del tempo che la luce impiega a percorrerle: un anno-luce, pari a circa novemila miliardi di km, è la distanza che la luce percorre in un anno.
Il sole fa parte della Via Lattea, una galassia che comprende diverse centinaia di miliardi di stelle e ha un diametro di circa centomila anni luce. La Via Lattea fa parte di un gruppo di galassie chiamato Gruppo Locale con un’altra galassia di dimensioni simili alla nostra: la galassia di Andromeda, che si trova a una distanza di circa 2,5 milioni di anni-luce da noi.
Con i telescopi più potenti possiamo osservare le galassie più distanti, che furono tra le prime a formarsi nella storia dell’universo, poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. La loro luce ha viaggiato oltre 13 miliardi di anni prima di raggiungere i nostri telescopi, e a causa dell’espansione cosmica la loro distanza supera i 30 miliardi di anni-luce.
Secondo la teoria della relatività di Albert Einstein, nulla può viaggiare più veloce della luce. Questo però non vieta all’espansione stessa dello spazio di procedere più rapidamente della velocità della luce – non si tratta, infatti di un vero e proprio moto – e perciò è possibile osservare galassie così lontane che sembrano allontanarsi da noi a velocità superiori rispetto a quella della luce.

Materiali

Podcast:

Dialogo astronomico sulle osservazioni astronomiche, la finitezza della velocità della luce e la risoluzione dei telescopi (16 min). A cura di Laura Schreiber e Claudia Mignone (INAF – Istituto Nazionale di Astrofisica).

Articoli sulle galassie e l’espansione dell’universo:

• Nel regno delle galassie
• Il piccolo universo di un pallone in espansione

Video pillole sull’espansione dell’universo:

• Video pillola: Il redshift cosmologico (8 min)
• Video pillola: Galassie che vanno più veloci della luce (7 min)

Video lezione sul telescopio spaziale JWST:

• Video lezione: Scopri il James Webb Telescope (30 min)

Presentazione (in formato PDF) e selezione di immagini:

• Presentazione in PDF (con estratti dal racconto affiancati a immagini scientifiche)
• Immagini:
  1. La galassia NGC 2336
  2. La galassia NGC 7469
  3. La galassia Cartwheel e due piccole galassie compagne
  4. La galassia Leda 2046648 in un mare di galassie
  5. Il radiotelescopio ALMA nel deserto di Atacama, Cile
  6. La coppia di galassie VV 191
  7. Il Quintetto di Stephen (gruppo di quattro galassie, con una quinta a noi più vicina)
  8. L’ammasso di galassie detto di Pandora

Laboratori per le scuole superiori di primo grado:

• Costruisci il Sardinia Radio Telescope (30-60 min)
• Come si ottiene una immagine radio? (1-2 ore)

Questi due laboratori, disponibili su EduInaf, permettono agli studenti di scoprire come funziona un radiotelescopio e come si ottiene un’immagine dell’universo nelle onde radio.

• Let’s play with powers of 10 (in inglese; 2 ore)

Questo laboratorio, disponibile in inglese sulla piattaforma didattica AstroEdu, permette agli studenti di esplorare le diverse scale di grandezza che esistono nell’universo e di iniziare a ragionare per ordini di grandezza attraverso un gioco di carte.

Laboratori per le scuole superiori di primo grado:

• Misurare la velocità della luce con microonde e cioccolato (10 min)
• Nell’ottica di una fotocamera digitale (1-2 ore)

Questi due laboratori, disponibili su EduInaf, permettono agli studenti rispettivamente di misurare la velocità della luce attraverso un semplice esperimento e di scoprire come funziona una fotocamera digitale.

• Let’s classify Galaxies! (in inglese; 1 ora)

Questo laboratorio, disponibile in inglese sulla piattaforma didattica AstroEdu, permette agli studenti di esplorare la varietà di galassie che popolano l’universo attraverso le immagini del telescopio spaziale Hubble.