Applicazioni di spettroscopia
 

 

La Società degli Spettroscopisti Italiana

 
 

E’ necessario a questo punto dedicare un capitolo per illustrare il contributo italiano alla spettroscopia stellare. Nella periodo che va dal 1860 al 1890 si è venuto a costituire in Italia una istituzione, che ha fatto scuola, non solo per il contributo scientifico che ha apportato alla fisica delle stelle e del Sole, ma anche per il modello organizzativo di coordinamento di cui ha saputo dotarsi. Tra questi uomini spicca l’ astronomo Padre Angelo Secchi (1818-1878) che è stato il primo ad realizzare una catalogazione chimico-fisica delle stelle, basandosi sulle loro caratteristiche spettroscopiche. Egli è infatti universalmente considerato il fondatore di una nuova scienza: l’astronomia fisica o astrofisica.

 

 

Il primo tentativo di classificazione spettroscopica delle stelle, nel 1860 lo si deve al fisico ed astronomo Giovan Battista Donati (1826-173) a Firenze, il cui interesse, tuttavia è più rivolto alla tecnologia ottica dello spettrografo che al significato fisico delle righe.

Padre Angelo Secchi

La figura dominante è senz’ altro Padre Angelo Secchi. Nato a Reggio Emilia, nel 1841 ottiene la cattedra di matematica e fisica al collegio gesuita di Loreto e viene ordinato sacerdote nel 1844. L’ anno successivo, a causa dei fermenti politici del Risorgimento, egli è costretto a rifugiarsi prima in Inghilterra poi negli Stati Uniti dove, a Georgetown, svolge ricerche astronomiche con Padre Curley, direttore del locale osservatorio. Nel 1849 egli fa ritorno in Italia alla direzione dell’ Osservatorio del Collegio Romano, curandone la riorganizzazione.

 

E’ stato uno scienziato tenace, lungimirante e poliedrico, che ha operato nell’ archeologia, nella geodesia, nella geofisica, nella meteorologia e soprattutto nell’ astronomia. Come studioso di scienze geofisiche egli è noto per aver eseguito la misura della base trigonometrica della Via Appia necessaria per determinare l’ arco di meridiano passante per Roma. Egli inoltre ha costruito un’ antesignana stazione meteorologica, rilevando quotidianamente le condizioni meteorologiche di Roma e questo gli valse il conferimento della “Legion d’ Honneur”, da parte di Napoleone III.

Padre Angelo Secchi (1818-1878
  • Nasce Reggio Emilia
  • Cattedra Matematica e Fisica a Loreto
  • 1845 si rifugia a Georgetown per motivi politici, lavora con Padre Curley
  • 1849 ritorna in Italia e riorganizza l’ Osservatorio del Collegio Romano
  • Archeologo, meteorologo, geodeta, (triangolazione Via Appia)
  • Viene insignito dalla Legione d’ Onore per meriti scientifici

Padre Secchi ha saputo conciliare la sua missione di fede con la vita da scienziato, dimostrando che le due visioni dell’ Universo, quella religiosa e quella razionale, non sono inconciliabili.

Pioniere nell’ applicare la daguerrotipia, per primo interpreta la natura delle placche oscure prive di stelle come enormi sacche di materia oscura. Studia i pianeti, intuendo la natura gassosa dei pianeti giganti. Disegna e fotografa molti particolari della Luna, scopre due comete e ne dimostra la scarsa densità della chioma, osservando attraverso di essa una stella di magnitudine 10. Nel 1874 organizza la prima spedizione astronomica italiana in India per osservare il transito di Venere sul disco solare.

 

Padre Secchi nell’ astronomia ...

nello studio fisico del Sole e delle stelle
  • interpreta la natura delle placche oscure prive di stelle come enormi sacche di materia oscura
  • studia i pianeti, intuendo la natura gassosa dei pianeti giganti
  • pioniere nell’ applicare la daguerrotipia, disegna e fotografa molti particolari della Luna
  • scopre due comete e dimostra la scarsa densità della chioma, osservando attraverso di essa una stella di magnitudine 10
  • nel 1874 organizza la prima spedizione astronomica italiana in India per osservare il transito di Venere sul disco solare (misura dell’ U.A.)

  • indaga quotidianamente la morfologia spettroscopica delle protuberanze, delle macchie e delle facole
  • 1851 determina, con grande attendibilità, l’ intensità della radiazione solare.
  • 1860 scopre la parziale polarizzazione lineare della luce della corona solare
  • conferma che le macchie solari sono zone fredde della fotosfera
  • determina la rotazione differenziale del Sole, pari in media a 25 giorni

Il suo contributo più grande lo abbiamo nello studio fisico del Sole e delle stelle. Egli indaga quotidianamente la morfologia spettroscopica delle protuberanze, delle macchie e delle facole, misurando nel 1851, con grande attendibilità, l’ intensità della radiazione solare. Durante l’ eclisse del 1860 scopre anche la parziale polarizzazione lineare della luce della corona solare. Osservando spettroscopicamente le macchie solari Padre Secchi conferma che queste sono zone fredde della fotosfera e determina la rotazione differenziale del Sole, pari in media a 25 giorni. Infine suggerisce che il Sole è soggetto ad una pulsazione di lungo periodo.

Tra il 1862 ed il 1868 e munito di perfezionati spettroscopi costruiti da Merz , da Hofmann e da Amici egli raccoglie e cataloga gli spettri di più di quattromila stelle sulla base delle loro caratteristiche chimico-fisiche. In una celebre memoria del 1867, ampliata nel 1869, egli formula una completa classificazione delle stelle riconducendole ad una alle seguenti classi spettrali
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  • I° - STELLE BIANCO-AZZURRE, del tipo Vega, Sirio o Rigel, a spettro continuo dove predominano le righe dell’ idrogeno. Costituiscono circa il 50% delle stelle;
 
  • II° - STELLE GIALLE, del tipo Sole, Alfa Centauri o Capella, con spettri a numerosissime e sottili righe;
 
  • III° - STELLE ROSSO-ARANCIONE, del tipo Aldeberan o Antares, Mira Ceti con spettri a bande.
 
  • IV° - STELLE ROSSE RUBINO, deboli e scarsamente popolate dove predominano le bande del carbonio. Sono prive di metalli e di continuo

 

Sebbene la classificazione sia puramente empirica, egli ha intuito che la temperatura è più elevata nelle stelle bianche che nelle stelle rosse e ha messo in evidenza che è proprio la temperatura il fattore principale che determina l’ apetto dello spettro. Solo alla luce dei lavori di Kirchoff e della teoria dell’ emissione di Planck si potrà avere una piena interpretazione fisica della classificazione.

Clicca qui per vedere le bellissime tavole spettroscopiche disegnate da Secchi.


Gli astrofisici europei


Mentre l’ Italia si impone da pioniere in questo campo, in Germania l’ astronomo Hermann Vogel (1841-1907) dell’ Osservatorio di Lipsia, propone nel 1874 una classificazione degli spettri che rispecchia la fase di sviluppo dei corpi celesti, e sulla base dei dati da lui raccolti suggerisce tre classi corrispondenti a tre fasi evolutive:

 
  • I° - stelle bianche con vapori metallici estremamente caldi, corrispondenti a stelle giovani;
 
  • II° - stelle gialle ricche di righe di assorbimento, di media età;
 
  • III° -stelle rosse, meno calde ed in fase di estinzione,dove gli elementi possono chimicamente combinarsi

Questo modello di evoluzione stellare proposto da Vogel è stato successivamente completamente smontato. Tuttavia, la convinzione di affermazione in questo nuovo settore è talmente forte che l’ Accademia di Prussia conviene per la creazione di un istituto nazionale di astrofisica con sede ed osservatorio a Postdam. I tedeschi sono i primi a muoversi a livello statale, seguiti dall’ Inghilterra e dalla Francia; la solita scarsa lungimiranza dell’ Italia, come vedremo in seguito, la taglierà definitivamente fuori dalla competizione. Lockyer, divenuto direttore dell’ istituto solare di South Kensington, propone, con scarso successo, un nuovo modello di evoluzione stellare, in miglior accordo con i dati osservativi; in esso si contempla la nascita di stelle da rosse con progressivo riscaldamento a bianche e successivo raffreddamento a rosse.

La Società degli Spettroscopisti Italiani


Ritornando in Italia, un’ altro contributo alla tecnica spettroscopica ci perviene da Lorenzo Respighi, allora all’ Osservatorio del Campidoglio, il quale, realizzando uno strumento a fenditura allargata, riesce ad osservare sistematicamente le protuberanze per intero; è l’ antesignano del coronografo.

La considerazione internazionale che gli astronomi italiani si sono guadagnati, permette loro di ottenere il finanziamento governativo alla spedizione per l’ osservazione dell’ eclisse in Sicilia nel 1870. Nella preparazione della spedizione si mette in luce un astronomo di Palermo, Pietro Tacchini (1838-1905) dotato di grandi doti organizzative. Dalla collaborazione con Secchi per la definizione di un programma delle osservazioni contemporanee delle protuberanze, nasce l’ esigenza di uno sforzo comune per il coordinamento della ricerca spettroscopica in Italia. Nell’ ottobre del 1871 nasce la Società degli Spettroscopisti Italiani, prima, ed invidiata, organizzazione scientifica internazionale dedicata all’ astrofisica. Della Società entrano a fare parte i più grandi nomi della spettroscopia Huggins, Janssen, Lockyer, Secchi, Respighi e la Presidenza è affidata a Tacchini; l’ organo ufficiale della Società, le Memorie, diventa la più autorevole e la più appezzata rivista internazionale del settore. La venerazione del grande astronomo americano George Ellery Hale (1868-1938) per la Società è tale, e l’ amicizia con Tacchini così forte, che Hale, nel 1895, fonderà l’ autorevole rivista The Astrophysical Journal, a immagine delle Memorie, inserendo nel comitato Editoriale ben otto su dieci membri della Società degli Spettroscopisti !

L’ impegno di Tacchini continua nel decennio 1870-1880 per costruire sull’ Etna il primo osservatorio astrofisico italiano, analogo a quelli delle nascenti istituzioni scientifiche europee, ma purtroppo, non trovandovi la necessaria sensibilità per concretizzare l’ impegno, si ritira amareggiato. Dopo il 1890, l’ astrofisica italiana segue un lento ed inesorabile declino dovuto, sia alla mancanza di un rinnovamento professionale ed organizzativo nel panorama accademco italiano, sia alla vertiginosa ascesa dell’ astronomia nel Nuovo Continente.

Il 7 gennaio 1920, in una sala della Reale Accademia dei Lincei, si tiene una riunione che contemporaneamente scioglie la Società degli Spettroscopisti Italiani e dà vita alla nuova Società Astronomica Italiana. L’ insegnamento degli spettroscopisti italiani non viene perso e sarà ripreso da una nuova generazione di astronomi dotati di passione e soprattutto di mezzi.

 

Pietro Tacchini (1838-1905)

La Società degli Spettroscopisti Italiani

Augusta, eclisse totale di Sole del 22 dicembre 1870. Riconoscibili: Francesco Denza, Angelo Secchi, Pietro Blaserna, Gaetano Cacciatore, Giovan Battista Donati.

  • Modenese, astronomo a Palermo, dotato di grandi doti organizzative
  • Dalla collaborazione con Secchi nasce l’ esigenza di uno sforzo comune per il coordinamento della ricerca spettroscopica in Italia
  • 1871 nasce la Società degli Spettroscopisti Italiani, prima, ed invidiata, organizzazione scientifica internazionale dedicata all’ astrofisica (Huggins, Janssen, Lockyer, Secchi, Respighi )
  • le Memorie, diventa la più autorevole e la più appezzata rivista internazionale del settore
  • George Ellery Hale (1868-1938), ha una venerazione per la Società, e l' amicizia con Tacchini è così forte, che , nel 1895, fonderà l’ autorevole rivista The Astrophysical Journal, a immagine delle Memorie, inserendo nel comitato Editoriale su dieci, ben otto membri della Società degli Spettroscopisti !

Bibliografia

 
Su Padre Secchi e l' astrofisica della Specola Vaticana, da non perdere:
 
  • Sabino Maffeo, S.J.: La specola Vaticana, nove Papi, una Missione - Pubblic. della Specola Vaticana 2001
  Sulla Società degli Spettroscopisti Italiana
 
 
 
 
   
 
 
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Pierfranco Bellomo
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