Redshift: il battito cosmico che misura l’espansione dell’universo

Nell’immensità dello spazio, le galassie si allontanano da noi come le barche spinte dalla corrente. Questo moto non è un’allucinazione ottica, ma una delle evidenze più forti dell’espansione dell’universo.

 E il segnale che ci permette di misurarla è una traccia luminosa ben precisa: il redshift, lo “spostamento verso il rosso” della luce proveniente dagli oggetti celesti. È grazie a questa sottile variazione che l’astronomia moderna ha potuto scrivere alcuni dei capitoli più affascinanti della cosmologia, dal Big Bang alla materia oscura, dalle lenti gravitazionali alla mappatura delle strutture su larga scala.

La luce che viaggia attraverso lo spazio non è immutabile. Quando proviene da oggetti in allontanamento, la sua lunghezza d’onda si “stira”, e i colori si spostano verso il rosso dello spettro elettromagnetico.

 Questo fenomeno è noto come redshift (in italiano: spostamento verso il rosso), per analogia con il Doppler acustico, lo stesso effetto per cui il suono di un’ambulanza sembra più acuto in avvicinamento e più grave in allontanamento.

Non tutti i redshift sono uguali. La comunità scientifica ne distingue tre tipi principali:

1. Redshift cosmologico: è causato dall’espansione stessa dello spazio. La luce emessa da una galassia distante viene “stirata” man mano che l’universo si espande. È il tipo di redshift più importante per la cosmologia.
2. Redshift gravitazionale: previsto dalla relatività generale di Einstein, si verifica quando la luce sfugge da un campo gravitazionale intenso. È usato, ad esempio, per studiare i buchi neri.
3. Redshift doppleriano: è legato al moto relativo dell’oggetto rispetto all’osservatore, come nel caso delle stelle binarie o delle nubi di gas nei dischi galattici.

Il redshift ha permesso di trasformare l’astronomia da arte dell’osservazione a scienza quantitativa dell’universo. Fu Edwin Hubble, negli anni ’20 del Novecento, a collegare per la prima volta il redshift delle galassie con la loro distanza: più una galassia è lontana, più velocemente si allontana da noi. Questo legame è riassunto nella legge di Hubble-Lemaître.

Negli ultimi decenni, la misurazione del redshift è diventata una frontiera tecnologica. Alcune delle missioni e infrastrutture più ambiziose dello spazio profondo ne fanno un elemento chiave:

• Euclid (ESA): lanciato nel 2023, mappa il redshift  di miliardi di galassie per studiare la materia e l’energia oscura.
• Nancy Grace Roman Telescope (NASA): previsto per la seconda metà degli anni ’20, osserverà il redshift cosmologico per comprendere meglio l’espansione accelerata dell’universo.
• Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI): DESI mappa il redshift in tre dimensioni per ricostruire la storia cosmica.

Queste missioni non solo rafforzano il ruolo dell’osservazione nello spazio, ma pongono le basi per sviluppi futuri nell’intelligenza artificiale applicata all’astrofisica, nella miniaturizzazione dei sensori spettroscopici e nella simulazione dell’universo con modelli predittivi avanzati.

Sebbene possa sembrare un concetto astratto, il redshift ha ricadute pratiche. Le tecnologie sviluppate per misurarlo hanno influenzato:

• Sistemi di comunicazione ottica, grazie al perfezionamento dei filtri interferenziali e dei rivelatori sensibili a bande precise di frequenze.
• Analisi dei materiali: tecniche spettroscopiche derivate da quelle usate in astronomia trovano applicazione in campo industriale e biomedico.
• Data analytics avanzata: i big data cosmologici generano algoritmi poi utilizzati in finanza, meteorologia e controllo dei trasporti.

Lo spostamento verso il rosso non è solo un colore: è una bussola. Una misura del tempo e dello spazio, un modo per guardare indietro di miliardi di anni e capire dove sta andando il cosmo.

In un’epoca in cui l’esplorazione spaziale si intreccia sempre più con l’economia, la geopolitica e la tecnologia, il redshift rappresenta uno dei punti di contatto più affascinanti tra teoria e applicazione, tra osservazione pura e innovazione concreta.

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