Benchè la conoscenza dei corpi del sistema solare si fosse arricchita al di là di qualsiasi immaginazione, poco si conosceva sulle stelle, che venivano ancora considerate come semplici punti di riferimento. Il primo serio tentativo per infrangere questa barriera venne compiuto da William Herschel[En][F][It], che viene giustamente definito il padre “dell'astronomia stellare". Herschel era nato a Hannover nel 1738, undici anni dopo la morte di Newton. Venne in Inghilterra e divenne organista presso la OctagonChapel di Bath; ma il suo principale interesse era l'astronomia, ed egli costruì telescopi a riflessione che erano i migliori della sua epoca. Il maggiore dei telescopi di Herschel costruito relativamente tardi nella sua carriera, aveva uno specchio di 48 pollici di diametro. Herschel doveva guadagnarsi di che vivere, e per qualche anno non poté dedicare tutto il suo tempo allo studio dell'astronomia. Poi, nel 1781, fece una scoperta che cambiò completamente il corso della sua vita: il settimo pianeta del sistema solare, Urano. Una sera, mentre stava esaminando alcune deboli stelle della costellazione dei Gemelli, incontrò un oggetto che non era certamente una stella. Dapprima lo credette una cometa, ma non appena fu calcolata la sua orbita, non vi fu più alcun dubbio sulla sua natura: non era una cometa, ma un pianeta; quello che noi chiamiamo oggi Urano. La scoperta giunse completamente inaspettata. Esistevano 5 pianeti conosciuti, e questi assieme alla luna ed al sole, davano un totale di 7. Il 7 era il numero magico degli antichi, e si era pensato perciò che il sistema solare fosse completo. Herschel divenne famoso in tutto il mondo; fu nominato astronomo di corte da re Giorgio III, e da allora poté abbandonare completamente la sua carriera musicale.

L’astronomia stellare di Herschel

Herschel si impose un tremendo programma. Egli si propose di esplorare tutti i cieli, per potersi così formare un'idea di come le stelle fossero distribuite. Fino alla fine della sua lunga vita, nel 1822, egli lavorò pazientemente al suo progetto e le sue conclusioni finali si sono dimostrate estremamente accurate. Naturalmente, fece numerose scoperte durante le sue esplorazioni celesti. Molte stelle che sembravano semplici, risultarono essere doppie, e c'erano anche ammassi stellari, come pure delle deboli macchie luminose conosciute come "nebulose" dalla parola latina che significa "nuvole". Egli catalogò tutte le sue scoperte, ed esaminando le carte che pubblicò non possiamo che meravigliarci della mole di lavoro che riuscì a svolgere.

Dato che visse in Inghilterra gran parte della sua vita, non ebbe occasione di esaminare le stelle della parte meridionale dell'emisfero australe che non appaiono mai a latitudini nordiche, ed è notevole il fatto che il completamento dei suoi "rastrellamenti stellari" fu compiuto in seguito da suo figlio, sirJohnHerschel[En], che si recò appositamente a Capo di Buona Speranza, rimanendovi per parecchi anni.

Joseph von Fraunhofer e la nascita della spettrografia

Nei primi anni del XIX secolo un ottico tedesco, Joseph von Fraunhofer[It1][It2][Es], cominciò ad eseguire degli esperimenti con dei prismi di vetro. Newton aveva già scoperto che la comune luce "bianca" sia in realtà un miscuglio di tutti i colori dell'arcobaleno. Fraunhofer comprese l’importanza della sua scoperta, il suo lavoro portò allo sviluppo di un nuovo strumento, lo spettroscopio. Lo spettroscopio è uno strumento in grado di scomporre la luce nelle sue varie componenti. Con l'analisi degli "spettri"[F] ottenuti, è possibile riuscire a sapere molte cose sullo stato della materia che emette la luce. Per esempio, lo spettro del sole rivela due righe scure che possono essere causate solo dall'elemento sodio, cosicché abbiamo la prova dell'esistenza del sodio sul sole. Il telescopio senza lo spettroscopio sarebbe di scarsa utilità all'astronomo di professione di oggigiorno. Con questo strumento è possibile ora rintracciare la presenza dei vari elementi chimici su stelle remote, sperdute nelle immensità dello spazio.

Collegamenti: Introduction à la spectroscopie[F]

Friedrich Wilhelm Bessel e la distanza delle stelle

Nel 1838, Friedrich Wilhelm Bessel[F][It1][It2][It3][Es], direttore dell'osservatorio di Konigsberg, ritornò al problema della distanza delle stelle. Nello studiare i movimenti apparenti di 61 Cygni, un pallido oggetto nella costellazione del Cigno, poté dimostrare sfruttando il fenomeno della parallasse[F][It1][It2][It3], che giaceva ad una distanza di circa 60 milioni di milioni di miglia. Due mesi più tardi un astronomo britannico, Henderson misurò la distanza della luminosa stella australe Alpha Centauri, e giunse al risultato abbastanza esatto di 20 milioni di milioni di miglia. Alpha Centauri è una stella tripla, ed il membro più debole del trio, denominato “Proxima Centauri” è il corpo conosciuto più vicino a noi, al di fuori del nostro sistema solare.

Il nostro cervello non è abituato a valutare distanze immense come quelle stellari. E stata così adottata un'unità di misura basata sulla velocità della luce. Un raggio di luce impiega circa 8 minuti per giungere dal sole a noi, ma nel caso di Alpha Centauri il tempo impiegato è di 4 e 1/3 anni: non vediamo la stella come è adesso, ma come era 4 e 1/3 anni fa. Diciamo perciò che Alpha Centauri dista da noi 4 e 1/3 anni-luce, e che la distanza di 61 Cygni è di quasi 11 anni-luce.

Lord Rosse e la scoperta delle galassie

Nel 1845 in Irlanda Lord Rosse[Es], costruì un telescopio[En][F] dotato di uno specchio da 72 pollici. Era difficile e complicato ad usarsi, ma era di gran lunga lo strumento più potente allora esistente, e Rosse lo adoperò per studiare gli ammassi stellari e le nebulose trovate da Herschel. Alcune delle nebulose risultarono essere costituite interamente da stelle deboli, benché altre non potessero essere risolte nello stesso modo. Ancor più interessante il fatto che alcune delle nebulose stellari rivelarono una forma a spirale, in modo da assomigliare vagamente a delle ruote. Il telescopio da solo, non avrebbe mai potuto svelare la natura delle misteriose nebulose; ma lo spettroscopio si. Nel 1864, Sir William Huggins esaminò una tenue nebulosa nella costellazione del Drago, e trovò che non era composta da stelle, ma da un gas luminoso. Sappiamo ora che gli oggetti nebulosi sono di tre tipi.

Si scoprì che l’universo è composto da delle “isole” vaganti nel vuoto, queste isole vennero denominate “galassie”. Nella nostra “isola”, conosciuta comunemente come Via Lattea, ma più correttamente come Galassia, troviamo le stelle comuni, gli ammassi stellari e le nebulose gassose, la maggior parte di esse alla distanza di centinaia o migliaia di anni-luce da noi. Al di là della Galassia, si trova un vasto spazio vuoto, e quindi si giunge alla prima delle galassie esterne, giacente alla distanza di molto superiore al milione di anni-luce. La Grande galassia di Andromeda, che può essere vista ad occhio nudo, come una tenue macchia polverosa. Essa è di dimensioni maggiori della nostra. Herschel aveva sospettato qualcosa di simile, e il lavoro di Rosse confermava il suo punto di vista.