Cosa sappiamo dello spazio?
Quanto sappiamo dello spazio? In realtà, non tanto quanto vorremmo. Ogni volta che apri un'app di osservazione stellare, probabilmente rimani meravigliato da quanti oggetti diversi puoi trovare lì. E se ti dicessimo che tutti quei pianeti, stelle e altri oggetti visibili rappresentano meno del 5% del contenuto totale dell’Universo?
Contenuti
Lo spazio è vasto e pieno di misteri. Molti di essi devono ancora essere risolti, anche se la scienza è progredita molto. Vediamo di riassumere ciò che è noto fino a questo punto.
Cos'è lo spazio?
Lo spazio è un vuoto quasi perfetto senza aria. Non è vuoto: contiene molte forme di radiazione, oltre a particelle di gas, polvere e altre sostanze che fluttuano nel vuoto.
Dalla Terra possiamo osservare pianeti, stelle e galassie che si trovano entro 46,5 miliardi di anni luce in ogni direzione. Questa regione dello spazio è chiamata Universo osservabile. La stima più attendibile dell’età dell’Universo è di circa 13,8 miliardi di anni.
Che cos’è lo spazio esterno?
Dal nostro punto di vista terrestre, lo spazio esterno è tutto ciò che si trova oltre il confine che separa la Terra dallo spazio. Esistono varie definizioni di dove inizi esattamente lo spazio. Il limite più usato è la linea di Kármán, situata a circa 100 km sopra il livello medio del mare, anche se alcune fonti la collocano un po’ più in basso, a 80 km. A partire da questa quota, l’aria diventa troppo rarefatta perché i velivoli convenzionali (che dipendono dalla portanza) possano volare.
Regioni dello spazio
Lo spazio esterno può essere suddiviso in diverse regioni. Sono determinate dai campi magnetici e dai "venti" che dominano al loro interno.
- Geospazio è la regione dello spazio esterno vicino alla Terra. Si trova tra l'atmosfera superiore della Terra e i confini più esterni del campo magnetico terrestre.
- Spazio interplanetario è lo spazio esterno all'interno del Sistema Solare. È definito dal vento solare, che forma un'eliosfera - una gigantesca "bolla" intorno al Sole e ai suoi pianeti. All'eliopausa (il bordo esterno dell'eliosfera), passa nello spazio interstellare.
- Spazio interstellare è lo spazio fisico tra i sistemi stellari di una galassia. È riempito dal mezzo interstellare (ISM), composto da gas e polvere.
- Lo spazio intergalattico è lo spazio fisico tra le galassie. È quasi un vuoto totale, praticamente privo di materia, ma riempito da gas ionizzato estremamente rarefatto.
Di cosa è fatto lo spazio?
Gli scienziati ritengono che l'universo sia composto da tre tipi di sostanze: materia normale, materia oscura e energia oscura.
Materia normale
La materia normale, chiamata anche ordinaria o barionica, è composta da protoni, neutroni ed elettroni che costituiscono ogni oggetto visibile intorno a noi. Tutto ciò che possiamo vedere - stelle, pianeti, alberi, animali ed esseri umani - è fatto di materia normale. La proporzione di materia normale nell'universo è sorprendentemente piccola - meno del 5%.
Materia oscura
La materia oscura non emette né assorbe luce o energia ed è quindi completamente invisibile. Gli scienziati non possono osservarla direttamente, ma ne deducono la presenza dall’attrazione gravitazionale esercitata sulla materia normale. Ad esempio, le galassie a spirale ruotano così velocemente che la gravità della sola materia visibile non sarebbe sufficiente a tenerle unite: senza materia oscura si disperderebbero. In totale, si ritiene che la materia oscura costituisca circa il 27% dell’Universo. Tra i candidati possibili troviamo:
- WIMPs (particelle massive debolmente interagenti): Particelle ipotetiche molto più pesanti di quelle che compongono la materia ordinaria. Interagiscono solo tramite la gravità e la forza nucleare debole, il che significa che attraverserebbero la materia quasi senza lasciare traccia. Grazie alla loro massa, le WIMPs potrebbero fornire la gravità aggiuntiva necessaria a spiegare il moto delle galassie.
- Assioni: Particelle teoriche estremamente leggere e debolmente interagenti. Proposte inizialmente per risolvere un problema matematico della fisica delle particelle, sono state in seguito considerate un buon candidato per la materia oscura.
- Neutrini sterili: I neutrini sono particelle già note — minuscole, quasi prive di massa e raramente interagenti con la materia. I neutrini sterili sarebbero una versione più massiccia: non interagiscono con nessuna delle forze conosciute, se non la gravità. La loro massa in più e l’invisibilità li rendono un’altra possibile spiegazione della materia nascosta dell’Universo.
Energia oscura
L’energia oscura può essere intesa come una proprietà dello spazio stesso, che provoca l’espansione accelerata dell’Universo a causa della sua pressione negativa, piuttosto che come una forza che respinge direttamente gli oggetti. Il concetto è stato proposto per spiegare perché l’Universo non solo si espande, ma lo fa a un ritmo crescente. Per ora, la sua natura e origine rimangono sconosciute: qui, “oscura” significa più “ignota” che letteralmente scura, come nel caso della materia oscura. Si stima che l’energia oscura rappresenti circa il 68% dell’Universo.
Cosa c’è nello spazio?
Lo spazio non è vuoto: è pieno di oggetti di ogni dimensione, da piccoli sassi a immense pareti di galassie. Partiamo dai corpi più piccoli — pianeti, lune e comete — per poi passare a stelle, galassie e alle più grandi strutture cosmiche.
Pianeti, lune e piccoli corpi
La nostra esplorazione dell’Universo inizia vicino a casa: nel Sistema Solare, il nostro quartiere cosmico più prossimo. Qui troviamo pianeti, lune, comete e un’intera fascia di asteroidi tra Marte e Giove. Gli astronomi hanno anche scoperto esopianeti che orbitano stelle lontane e persino comete interstellari provenienti da altri sistemi stellari.
Pianeti
Un pianeta è un oggetto che orbita attorno a una stella, è abbastanza massiccio perché la sua stessa gravità lo modelli in una forma quasi sferica e ha ripulito la propria orbita da altri detriti. Nel Sistema Solare esistono due principali categorie di pianeti:
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I mondi rocciosi (pianeti terrestri) — Mercurio, Venere, Terra e Marte. Piccoli e densi, questi pianeti sono composti principalmente da rocce e metalli come ferro, magnesio e silicio. Mercurio, pur essendo un pianeta, presenta una sottile “coda” di atomi di sodio spazzati via dal vento solare, che gli conferisce un aspetto simile a quello di una cometa. Anche Venere possiede una coda ionica.
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I giganti — Giove e Saturno sono veri giganti gassosi, composti principalmente da idrogeno ed elio, mentre Urano e Nettuno sono classificati come giganti di ghiaccio, con grandi quantità di acqua, ammoniaca e metano oltre a idrogeno ed elio.
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Esistono anche i pianeti nani — mondi più piccoli che orbitano il Sole ma che, a differenza dei pianeti “a pieno titolo”, non hanno ripulito la propria orbita dai detriti. Per questo motivo vengono spesso esclusi dal “pantheon” principale dei pianeti del Sistema Solare. Il più famoso è Plutone, ma ce ne sono altri, come Eris, Haumea, Makemake e Cerere.
Oltre il nostro Sistema Solare, gli astronomi hanno scoperto migliaia di esopianeti — mondi che orbitano attorno ad altre stelle. Alcuni sfidano l’immaginazione: sono stati rilevati pianeti con composizioni insolite, tra cui uno che potrebbe essere ricco di carbonio e formare forse un mondo con vaste quantità di materiale simile al diamante. Scopri di più su questo e su molti altri oggetti spaziali particolari nel nostro articolo.
Lune
Una luna è un oggetto che orbita attorno a un pianeta o a un altro corpo che non sia una stella (ad esempio, un asteroide). La Terra ha una sola Luna, mentre alcuni pianeti ne hanno decine e altri nessuna.
- Nel 2025, Saturno detiene il record con 274 lune confermate, poco davanti a Giove con 95. Il primato è cambiato più volte negli ultimi anni, poiché gli astronomi continuano a scoprire nuove piccole lune attorno a entrambi i giganti.
- Se classifichiamo tutte le lune del Sistema Solare per dimensione, tre delle cinque più grandi — Ganimede, Callisto e Io — orbitano attorno a Giove. Le altre due sono Titano (la luna più grande di Saturno) e la nostra Luna, che occupa con orgoglio il quinto posto!
Asteroidi
Gli asteroidi sono i resti rocciosi della formazione del Sistema Solare circa 4,6 miliardi di anni fa. La maggior parte orbita nella fascia degli asteroidi tra Marte e Giove, con dimensioni che vanno da piccoli massi a pianeti nani come Cerere.
- Alcuni asteroidi si avvicinano occasionalmente alla Terra, come Apophis, che passerà a soli 32.000 km (10 volte più vicino della Luna) nel 2029. Sarà persino visibile a occhio nudo! Scopri di più nel nostro articolo su Apophis.
Comete
Le comete sono corpi ghiacciati che percorrono orbite molto allungate. Molte provengono dalla lontana Nube di Oort, altre dalla Fascia di Kuiper e alcune — come 2I/Borisov e 3I/ATLAS — dallo spazio interstellare. Perché le comete hanno code così spettacolari e cosa ci rivelano sul Sistema Solare? Scoprilo nel nostro articolo sulle comete.
Stelle e nebulose
Una stella è un’enorme sfera di gas caldo e luminoso — principalmente idrogeno ed elio — tenuta insieme dalla gravità. Nel suo nucleo, gli atomi si fondono in reazioni nucleari, liberando enormi quantità di energia che la fanno brillare. Le stelle nascono all’interno delle nebulose, immense nubi di gas e polvere dove la gravità concentra la materia fino all’innesco della fusione nucleare.
- Una delle nebulose più particolari è la Nebulosa Boomerang, a circa 5.000 anni luce nel Centauro. Il suo interno è il luogo più freddo mai scoperto nell’Universo, con una temperatura di –272 °C, solo un grado sopra lo zero assoluto.
Dopo la formazione, le stelle brillano per miliardi di anni prima di terminare la loro vita in modi diversi. Alcune diventano nane bianche — resti stellari densi e deboli. Un esempio famoso è Sirio, che in realtà è un sistema binario: la stella principale, Sirio A, calda e luminosa, e una debole nana bianca, Sirio B. Le stelle più massicce possono collassare in stelle di neutroni, larghe solo pochi chilometri, o addirittura in buchi neri, la cui gravità è così intensa che nemmeno la luce può sfuggire.
- Tra le stelle più antiche ancora attive c’è HD 140283, una subgigante in Bilancia soprannominata Matusalemme — dal personaggio biblico che avrebbe vissuto 969 anni. Si stima che abbia tra 12 e 14 miliardi di anni, quasi quanto l’Universo stesso.
Per capire meglio come evolvono le stelle — dalla nascita in una nebulosa fino alla fine spettacolare — consulta la nostra infografica sul ciclo di vita di una stella.
Galassie e quasar
Le galassie sono immensi sistemi di miliardi di stelle, tenuti insieme dalla gravità insieme a gas, polvere e materia oscura.
- Il nostro Sistema Solare si trova nella Via Lattea, la cui fascia luminosa di stelle è visibile attraversare il cielo notturno.
- La galassia vicina più grande, Andromeda, è così vasta e brillante che può essere vista a occhio nudo sotto cieli scuri.
Come le stelle, anche le galassie hanno un ciclo di vita. I quasar sono ritenuti nuclei galattici attivi in una fase iniziale di evoluzione, quando un buco nero supermassiccio centrale divora materia circostante a un ritmo impressionante. Questo processo rilascia quantità straordinarie di energia, rendendo i quasar tra gli oggetti più luminosi dell’Universo.
- Il quasar 3C 273, nella Vergine, fu il primo quasar mai scoperto e rimane il più luminoso visto dalla Terra (magnitudine apparente 12,9). Le osservazioni radio rivelano temperature di brillantezza fino a 10¹³ K (10 trilioni di °C) — una misura dell’intensità della radiazione, non della temperatura reale del plasma.
- Il quasar APM 08279+5255, a 12 miliardi di anni luce nella Lince, è circondato da una gigantesca nube di vapore acqueo contenente circa 140 trilioni di volte la massa di tutti gli oceani terrestri.
Strutture su larga scala
Le galassie non fluttuano isolate. Si raggruppano in insiemi come il Gruppo Locale di galassie e l’Ammasso della Vergine, che a loro volta fanno parte di strutture ancora più grandi, come il Superammasso Laniakea.
- La Grande Muraglia di Ercole–Corona Boreale (Hercules–Corona Borealis Great Wall), o semplicemente Grande Muraglia, è candidata a essere la più grande struttura dell’Universo osservabile, anche se il suo status è ancora discusso. Potrebbe estendersi per 15 miliardi di anni luce e contenere miliardi di galassie. Situata a circa 10 miliardi di anni luce, si trova nella direzione delle costellazioni di Ercole e Corona Boreale.
F.A.Q.
Quanti anni ha lo spazio?
La stima più attendibile dell’età dell’Universo è di circa 13,8 miliardi di anni. Per aiutarti a visualizzare la storia dell'universo, l'abbiamo compressa in 1 anno terrestre e abbiamo ottenuto un calendario cosmico. Dai un'occhiata nella nostra infografica.
Dove inizia lo spazio?
Lo spazio non inizia a un’altitudine definita con precisione sopra la superficie terrestre. Un limite ampiamente accettato è la linea di Kármán, fissata a 100 km (62 miglia) dalla FAI (Fédération Aéronautique Internationale). Alcune organizzazioni, come la NASA e l’Aeronautica degli Stati Uniti, usano invece un limite leggermente inferiore, di 80 km (50 miglia). Queste altitudini sono scelte perché, al di sopra, l’atmosfera è troppo rarefatta per generare la portanza necessaria al volo aerodinamico: solo la propulsione orbitale o a razzo funziona.
Quanto è grande lo spazio esterno?
L'universo osservabile - la parte che possiamo vedere e misurare visibilmente - è stimato essere di circa 46,5 miliardi di anni luce in qualsiasi direzione dalla Terra. Se lo immaginiamo come una sfera che circonda il nostro pianeta, il suo diametro sarà di circa 93 miliardi di anni luce. Trova la nostra posizione nell'universo osservabile usando la nostra infografica.
Qual è la temperatura dello spazio?
La temperatura di fondo dello spazio esterno è determinata dalla radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB), il bagliore residuo del Big Bang. Corrisponde a circa 2,7 K (–270 °C).
Di che colore è lo spazio?
Dall’esperienza sappiamo che lo spazio appare nero. Tuttavia, tenendo conto che l'universo è infinito e contiene miliardi di stelle, non dovrebbe essere bianco brillante? Questa stranezza è conosciuta come il paradosso di Olber; vedi le possibili soluzioni nel nostro articolo dedicato.
Perché il suono non può viaggiare nello spazio?
Il suono è un'onda meccanica che richiede un mezzo, come l'aria o l'acqua, per propagarsi. Lo spazio è un vuoto: non c'è aria, e il suono non ha modo di viaggiare. Ecco perché generalmente si considera lo spazio come silenzioso.
Lo spazio è completamente silenzioso?
Anche se lo spazio è un vuoto, non è del tutto vuoto: è riempito di plasma, ovvero particelle cariche. Queste possono generare (o essere influenzate da) campi elettrici e magnetici e quindi trasmettere onde magnetosoniche — l’equivalente sonoro nel plasma. Sono inudibili per gli esseri umani, ma possono essere registrate dalle sonde spaziali e convertite in tracce udibili — una sorta di strana “musica spaziale”.
Lo spazio riassunto
Lo spazio è un vuoto con radiazioni e particelle di materia che galleggiano là fuori. La stima più attendibile dell’età dell’Universo è di circa 13,8 miliardi di anni. La dimensione dell'universo osservabile è di circa 46,5 miliardi di anni luce in qualsiasi direzione dalla Terra (o 93 miliardi di anni luce di diametro). Tutto ciò che esiste nell'universo è fatto di materia normale, materia oscura e energia oscura; gli scienziati stanno ancora indagando sulla natura e l'origine delle ultime due sostanze.
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