La nascita dell’Astrofisica in Italia

di Luciana Ziino, Fondazione GAL Hassin

I pionieri dell’ erano italiani
Oggi vi raccontiamo una storia, una storia che segna la nascita dell’astrofisica e che ha per protagonisti una serie di uomini che con coraggio, dedizione e profonda passione dedicarono tutta la loro vita a questa nuova disciplina.
Fino all’inizio dell’ottocento l’astronomia era quasi interamente dedicata a studiare la posizione ed il moto dei corpi celesti: gli astronomi calcolavano le orbite dei pianeti e compilavano cataloghi con le posizioni e le luminosità degli oggetti che osservavano. Invece, riguardo alla composizione chimica delle stelle e alle loro condizioni fisiche erano costretti ad accontentarsi di semplici supposizioni, essendo ben salda l’idea che sarebbe stato impossibile conoscerle, non potendo “andare fin lì e osservarle da vicino”.

Ma nella seconda metà del XIX secolo avviene una vera e propria rivoluzione: le nuove tecniche spettroscopiche, utilizzate da Kirchhoff e Bunsen per analizzare la composizione chimica delle sostanze, diventano il mezzo attraverso cui superare le enormi distanze che ci separano dalle stelle. L’analisi spettrale diviene un potente mezzo per studiare la natura chimico-fisica dei corpi celesti: nasce un nuovo modo di fare astronomia, una nuova disciplina denominata “astronomia fisica” e più tardi “astrofisica”.

Angelo Secchi (1818 – 1878)

 

Pietro Tacchini (1838 – 1905)

E chi furono i pionieri in questo nuovo campo di studi? Forse non tutti sanno che i primi “astrofisici” furono italiani: Giovan Battista Donati a Firenze, Angelo Secchi e Lorenzo Respighi a Roma, Pietro Tacchini a Palermo, Giuseppe Lorenzoni a Padova. Da nord a sud l’Italia diede un contributo determinante allo sviluppo della “astronomia fisica”.
E proprio uno di loro, Angelo Secchi, testimonia in uno scritto del 1865 la grande novità introdotta dall’applicazione nel campo astronomico della spettroscopia:

«quando pareva che fosse per isterilirsi il campo delle ricerche astronomiche, e che a noi fosse restato solamente a spigolare dove altri avea riccamente mietuto; ecco che una nuova scoperta viene ad aprire uno sterminato orizzonte, che finirà un giorno per rivelarci la natura fisica degli astri, e col mostrarci la qualità della materia che li compongono. Questa è la spettroscopia e le sue applicazioni fatte da Kirchhoff e Bunsen» (A. Secchi, Le scoperte spettroscopiche in ordine alla ricerca della nature dei corpi celesti, Tipografia delle Belle Arti, Roma 1865, p 4).

Lorenzo Respighi (1824 – 1889)

 

Giuseppe Lorenzoni (1843 – 1914)

Angelo Secchi era un gesuita e dirigeva l’Osservatorio del Collegio Romano. Egli fu il primo a realizzare una classificazione delle stelle in base ai loro spettri: Secchi ne osservò più di quattromila, giungendo a dividere le stelle in cinque tipi spettrali. I risultati dei suoi studi furono pubblicati nel 1877 in Le Stelle. Saggio di astronomia siderale, che costituisce una pietra miliare nella storia dell’astrofisica. L’opera da lui iniziata sarebbe stata poi portata avanti ed estesa da numerosi astronomi, soprattutto negli Stati Uniti.

La Tavola III rappresenta alcuni tipi di spettri stellari: in alto è riprodotto lo spettro solare, tipico delle stelle di secondo tipo. Secchi distingue tra spettro della fotosfera e spettro della cromosfera: in quello della fotosfera sono presenti le note righe di assorbimento di Fraunhofer, nel secondo si riconoscono invece quattro righe di emissione dell’idrogeno (in seguito denominate Hα, Hβ, Hγ e Hδ e attribuite alla serie di Balmer) e la riga gialla dell’elio. Successivamente la Tavola III mostra lo spettro della stella Sirio, caratteristico delle stelle di primo tipo, e quello delle stelle α Ori e α Her, rappresentative del terzo tipo. Da Le Stelle: Saggio di Astronomia Siderale, Milano, Fratelli Dumolard, 1877 VIII, 425 p., ill., tav.; 210 mm INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri.

 

La Tavola IV continua presentando gli spettri di due stelle rosse del quarto tipo. In più, questa Tavola presenta anche due spettri di oggetti non stellari: quello della cometa di Coggia, osservato nel 1874 e caratterizzato da bande di emissione, e lo spettro di una nebulosa, costituito esclusivamente da righe di emissione. Da Le Stelle: Saggio di Astronomia Siderale, Milano, Fratelli Dumolard, 1877 VIII, 425 p., ill., tav.; 210 mm INAF-Osservatorio Astrofisico di Arcetri.

Oltre che all’analisi degli spettri stellari, Padre Secchi si dedicò allo studio del , e anche in questo campo l’uso dello spettroscopio aveva introdotto grandi novità. Fino al 1868, la cromosfera solare e i fenomeni che la caratterizzano potevano essere osservati soltanto durante le eclissi, a disco solare totalmente occultato. Grazie all’utilizzo dello spettroscopio divenne possibile studiare la cromosfera anche in pieno . Per occultare la luce del bastava posizionare la fenditura dello spettroscopio tangenzialmente al bordo solare. Questa tecnica venne affinata sempre più e un altro astronomo italiano, Lorenzo Respighi, che dirigeva l’Osservatorio del Campidoglio, fu tra i primi a eseguire osservazioni a fessura allargata: questo accorgimento permetteva di osservare interamente le protuberanze solari, cioè gli enormi getti di plasma che si generano nell’atmosfera del .

Gli studi sulle protuberanze solari costituirono l’altro grande filone di ricerca che si sviluppò nell’Italia della seconda metà dell’ottocento. Anche in questo campo gli astronomi italiani si distinsero a livello internazionale, rendendo l’Italia il principale centro di spettroscopia solare nel mondo.

In questo ambito di studi oltre al già citato Angelo Secchi, non si può non menzionare Pietro Tacchini, che nel 1863 era stato nominato astronomo aggiunto all’Osservatorio di Palermo. Tacchini, fin dal suo arrivo a Palermo, mostrò grandi capacità e nel giro di pochi anni riuscì a rilanciare un osservatorio ormai in declino. Egli, oltre ad essere un validissimo astronomo, era anche un abile disegnatore capace di riprodurre in modo precisissimo i fenomeni che caratterizzano il Sole. Non solo le macchie, tipiche della fotosfera, ma anche e soprattutto le protuberanze, che, come spiegato prima, potevano essere osservate mediante l’uso dello spettroscopio. Grazie a questi accuratissimi disegni, Tacchini formulò una delle prime classificazioni delle protuberanze solari. Fin dall’inizio della sua carriera a Palermo, strinse un saldo legame scientifico con Padre Secchi. La collaborazione tra i due era favorita non solo dal comune interesse per la spettroscopia solare, ma anche dalla circostanza che la Specola di Palermo e l’Osservatorio del Collegio Romano disponevano dello stesso tipo di strumentazione, ovvero un telescopio di 25 cm di apertura, fornito di ottiche Merz, le migliori dell’epoca.

 

Primi disegni di macchie solari eseguiti da Tacchini nel 1865 subito dopo l’installazione del telescopio Merz. Bullettino meteorologico del Reale Osservatorio di Palermo vol. I, 1865, INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, Biblioteca.

Litografie dei disegni di protuberanze solari osservate da Pietro Tacchini mediante lo spettroscopio Tauber applicato al telescopio Merz dell’Osservatorio di Palermo. Bullettino del Reale Osservatorio di Palermo vol. VII, 1871, INAF – Osservatorio Astronomico di Palermo.

Un momento significativo nello sviluppo dell’astrofisica in Italia si ebbe con l’ del 22 dicembre 1870. Non tanto per i risultati diretti dell’osservazione dell’eclisse, che fu pregiudicata da condizioni meteorologiche non ottimali. Ma piuttosto perché quell’evento riunì i principali astronomi italiani del periodo. Infatti, la fascia di totalità dell’eclisse attraversava proprio la parte sud-orientale della Sicilia. Si trattava di un’occasione irripetibile per l’intera comunità astronomica italiana. Così come era stato fatto all’estero per altre eclissi di Sole, il governo italiano decise di finanziare una spedizione scientifica, che prevedeva due stazioni osservative: una ad Augusta e l’altra a Terranova (l’attuale Gela). Fu allora che Pietro Tacchini ebbe la possibilità di mettersi in contatto con i più importanti spettroscopisti italiani e in particolare con Giuseppe Lorenzoni dell’Osservatorio di Padova.

Foto dei partecipanti alle osservazioni dell’eclisse di Sole del 22 dicembre 1870 ad Augusta. Sui tavoli alcuni strumenti della spedizione. INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo, Archivio Storico.

 

Eclisse totale di Sole osservata a Terranova il 22 dicembre 1870, Agostino Tacchini, Palermo, Lit. Frauenfelder, 1871 Tav. litografata color.; 245 x 335 mm INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Museo degli Strumenti Astronomici, inv. 109100386

Dopo l’esperienza dell’eclisse, a partire dal 1871, fu iniziato un programma di osservazioni del bordo solare, condotte in contemporanea tra Padova, Roma e Palermo negli stessi giorni e nelle stesse ore allo scopo di monitorare la cromosfera e studiarne le protuberanze.

Osservazioni comparate di protuberanze solari, osservate da Palermo, Roma e Padova nel luglio del 1871

Ben presto Secchi e Tacchini decisero di coinvolgere anche gli altri astronomi che in Italia si dedicavano alla ricerca spettroscopica.

…il Secchi mi comunicava l’idea di formare una società di Spettroscopisti Italiani, i quali lavorando di comune accordo e secondo un programma stabilito, avrebbero dato in poco tempo la richiesta serie di regolari e continue osservazioni per la sicura ed accelerata soluzione di importanti problemi relativi alla fisica solare (P. Tacchini, Nuova Società di Spettroscopisti Italiani, Memorie della Società degli Spettroscopisti Italiani, vol. I, 1872)

Ecco l’idea di costituire la prima società scientifica specificamente dedicata all’astrofisica. Nascerà nel 1871 e sarà chiamata Società degli Spettroscopisti Italiani. Essa sarà un “unicum” nel panorama scientifico internazionale e raggrupperà tutti i principali esponenti della nuova astronomia fisica: oltre a Secchi, Tacchini e Lorenzoni, Arminio Nobile (1838-1897) dell’Osservatorio di Napoli e Lorenzo Respighi, già citato in precedenza.

I risultati delle osservazioni vennero raccolti nelle celebri Memorie della Società degli Spettroscopisti Italiani, il cui primo volume fu pubblicato nel 1872 a Palermo. Si trattava in assoluto della prima rivista scientifica specificamente dedicata all’astrofisica! Essa precedette di oltre vent’anni l’oggi più famoso The Astrophysical Journal, il cui primo numero vide la luce negli Stati Uniti nel 1895 ed alla cui realizzazione collaborò lo stesso Tacchini.
Il lavoro di questi pionieri rese l’Italia protagonista dell’astrofisica a livello internazionale. Se è vero che la nuova disciplina avrebbe trovato pieno sviluppo negli Stati Uniti, non bisogna dimenticare che l’apporto italiano diede un contributo indispensabile per la sua successiva evoluzione.

Le vicende che fin qui vi abbiamo raccontato sono state magistralmente rappresentate nello spettacolo , prodotto dalla compagnia teatrale Zelda in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Astrofisica. Filippo Tognazzo, autore e protagonista dello spettacolo, narra attraverso un monologo la storia di Padre Angelo Secchi, Giovan Battista Donati, Pietro Tacchini, Arminio Nobile e Giuseppe Lorenzoni. In un’epoca in cui l’Italia era sconvolta da miseria, colera e rivolte, questi astronomi seppero credere nel loro lavoro e nelle loro intuizioni. Lo spettacolo vuole essere anche l’occasione per offrire uno sguardo nuovo sulla Storia d’Italia fra il Risorgimento e la Grande Guerra, raccontata attraverso le vicissitudini e la passione di uomini che hanno trovato nella ricerca scientifica e nell’astronomia la loro ragione di vita.

 

Filippo Tognazzo, autore e protagonista dello spettacolo Starlight settemillimetridiuniverso. Crediti: Davide Buso

 

L’8 settembre 2018 Filippo Tognazzo ha presentato il suo spettacolo al GAL Hassin 2018, in occasione del premio che ogni anno la Fondazione GAL Hassin assegna a grandi nomi che si distinguono nella ricerca o nella divulgazione delle scienze astronomiche. È stato davvero magico assistere a questa bellissima performance! Se volete anche voi immergervi nelle storia di questi personaggi che hanno segnato un periodo d’oro per l’astrofisica in Italia, potete farlo al seguente link, Starlight settemillimetridiuniverso dove troverete l’intero spettacolo.

Buon divertimento!

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Informazioni su Sabrina Masiero

Direttore Responsabile della Didattica e Divulgazione presso la Fondazione GAL Hassin-Centro Internazionale delle Scienze Astronomiche, Isnello, (Palermo) e associata INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo. Ho lavorato presso INAF-Osservatorio Astronomico di Padova e la Fundaciòn Galileo Galilei, FGG-Telescopio Nazionale Galileo, La Palma, Isole Canarie nell'ambito dei pianeti extrasolari.

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