Metodo astronomico

Caro Tiziano,
il metodo scientifico si basa su tre pilastri della ricerca: osservazioni, teorie e modelli con possibilità di riscontro sperimentale, verifica delle previsioni e suggerimenti per nuove osservazioni. Da questo punto di vista il metodo scientifico non necessita
che l’oggetto di studio sia vicino a noi, magari in un laboratorio. Basta che sia osservabile con qualche strumento, in particolare tramite la luce che emette, e che il ricercatore sia in grado di estrarre dalle osservazioni alcune informazioni sulla natura dell’oggetto osservato. Questo è esattamente quello che fa l’astrofisica.

La risposta a questa domanda sta proprio al fondamento della nascita dell’astrofisica, che si è verificata nel XIX secolo.
Dall’antichità fino al periodo della seconda rivoluzione industriale di metà ‘800, l’astronomia era una scienza che consentiva di misurare la brillantezza relativa delle stelle e altre sorgenti celesti di luce, la loro posizione e il loro moto relativo, la periodicità o meno di alcuni fenomeni, e niente più. Soltanto grazie allo sviluppo della spettroscopia, la scienza che permette di interpretare i segnali contenuti nella luce, è stato possibile ottenere informazioni sulla composizione chimica della materia che emette luce, sul suo stato termodinamico (temperatura, densità e pressione), e ciò ha aperto le porte alla comprensione dei fenomeni fisici tramite i quali la materia genera e assorbe radiazione luminosa. In definitiva, la luce porta informazioni sulla materia e consente quindi di capire che… non si tratta soltanto di luce. L’astrofisica applica la spettroscopia allo studio di tutto l’Universo.

La velocità della luce è una costante fondamentale della fisica, ma soltanto nel vuoto! Quando la luce attraversa un mezzo, solido o gassoso che sia, interagisce con la materia (come accennato sopra) e la sua propagazione è rallentata.
L’interno del Sole è molto denso e un fotone di luce non riesce a uscire nello spazio esterno senza prima essere stato assorbito e riemesso numerose volte dalle particelle che compongono la nostra stella. Questo è il motivo per cui la luce sembra viaggiare più lentamente che nel vuoto. D’altra parte, lo spazio tra le stelle contiene pochissima materia, quindi la luce può viaggiare indisturbata alla massima velocità stabilita dalla natura.
Questa interazione radiazione-materia comunque avviene soltanto con la materia “ordinaria”, non con la materia oscura. Per definizione, la materia oscura non assorbe e non ri-emette luce, quindi non ne può influenzare la velocità di propagazione.
Questo è anche il motivo per il quale ne capiamo ancora così poco dalla materia oscura: la luce non ci porta nessuna informazione su di essa!