HALTON ARP E IL MISTERO DEI QUASAR
 

Halton Arp e' uno dei protagonisti principali del dibattito contemporaneo sull'origine e l'evoluzione delle galassie nell'Universo. Lontano cugino del pittore francese Jean Arp, si laureo' con lode ad Harvard nel 1949 e prese la specializzazione in astrofisica presso il Caltech (California Institute of Technology) nel 1953, con un lavoro, di carattere davvero fondamentale, sulla frequenza di stelle NOVAE nella galassia di Andromeda. Per 29 anni ha fatto parte dello staff di astronomi degli osservatori di Monte Palomar e Wilson. Qui Arp divenne un grande esperto nella fotografia delle galassie, collocandosi, a detta di tutti, tra i 10 migliori talenti in campo internazionale. In particolare il suo interesse primario si rivolse alle galassie con forma anomala ed irregolare. La sua idea era che, studiando le galassie peculiari, sarebbe stato possibile comprendere come si formano le galassie stesse e come si ripartiscono in ellittiche e spirali. Da qui nacque il famoso ATLAS OF PECULIAR GALAXIES, (Atlante delle galassie peculiari), una rassegna di 338 tra le galassie piu' strane che si conoscano. Ancora giovanissimo, ricevette il premio Helen B.Warner  che la Societa' Astronomica Americana assegna all'astronomo di meno di 35 anni che maggiormente si e' distinto durante l'anno. Ha pure ricevuto il premio Newcomb Cleveland dell'Americam Association for  the Advancement of Science e, nel 1984, come scienziato Senior,  il premio Alexander von Humboldt.  A meta' degli anni 60, mentre stava compilando il suo famoso 'Atlas', vennero scoperti i misteriosi QUASAR: questi oggetti avrebbero cambiato sia la sua vita di uomo che di scienziato.
Come noto, questi corpi dall'aspetto stellare sono fondamentalmente caratterizzati da un eccezionale spostamento verso il rosso delle righe spettrali (RED SHIFT): questo fatto, se interpretato come effetto Doppler (vedi figura 2 qui a fianco), implica per essi una grandissima velocita' di allontanamento e quindi (in base alla legge di Hubble) una enorme distanza da noi. Da questo punto di vista sembra proprio che nei quasar sia scritto il mistero dell'origine delle galassie e dell'Universo in generale: essi infatti vengono normalmente interpretati come enormi buchi neri nel nucleo di galassie primordiali e giovanissime. Questo indicherebbe  l'impossibilita' di un qualunque collegamento tra i quasar stessi e quelle galassie vicine su cui Arp ha lavorato fotograficamente per quasi 30 anni. Ma non appena Arp comincio' ad interessarsi della distribuzione dei quasar nel cielo accumulo' indizi sempre piu' appariscenti di possibili collegamenti tra questi oggetti 'lontanissimi'  ed alcune delle sue galassie irregolari. Nulla di male se il Red Shift delle ipotetiche coppie quasar\galassia fossero stati gli stessi. Peccato che, invece, il Red Shift del quasar era sempre enormemente maggiore di quello della galassia ad esso ipoteticamente collegata. Cosi', a poco a poco Arp si vide costretto a mettere in dubbio un'idea assai radicata (allora come oggi): quella secondo cui lo spostamento verso il rosso delle righe spettrali sia SEMPRE dovuto ad effetto Doppler quindi sia una conseguenza dell'espansione dell'Universo. Secondo Arp  insomma, almeno nei casi in cui sembra certo il collegamento tra  galassie e quasar, il Red Shift di questi ultimi NON ha nulla a che fare con l'espansione dell'Universo e deve essere legato a qualche fenomeno fisico completamente diverso.  Chiaro che, in questo caso verrebbe messa clamorosamente in dubbio l'idea che l'Universo sia in espansione e quindi che sia nato da una grande esplosione primordiale 15 miliardi di anni fa (vale a dire la teoria del Big Bang). Quasi subito queste idee crearono ad Arp non poche difficolta' nel pubblicare i suoi lavori. Piu' in generale trovo' sempre piu' difficile ottenere tempo di osservazione ai telescopi di Palomar e Wilson. Addirittura, nel 1984 una apposita commissione gli impose di tornare a ricerche piu' tradizionali pena la proibizione assoluta di utilizzare quelli che, allora, erano ancora i piu' grandi telescopi della Terra. Arp, pero' , non solo non si piego' a questa imposizione, ma, addirittura, per poter proseguire i propri studi, decise di lasciare gli  Stati Uniti e di 'emigrare' in Europa dove si aggrego' allo staff dell'ESO (European Southern Observatory) presso il Max Planck Institute di Garching, in Germania. A fagli prendere questa dolorosa decisione c'erano osservazioni sempre piu'  convincenti della possibile connessione diretta tra quasar e galassie.
Una dei suoi primi studi riguardava la distribuzione dei quasar nel cielo. Arp si accorse innanzi tutto che questa distribuzione  non era statistica : in altre parole, secondo le sue osservazioni, i quasar sembravano concentrarsi nei dintorni di alcune delle sue galassie peculiari. Il che era davvero molto strano se si manteneva l'interpretazione cosmologica dei rispettivi Redshift (secondo cui i Quasar dovevano essere molto piu' lontani delle galassie). A meno che -comincio' a pensare  Arp- i Red Shift dei quasar non centrino nulla con l'espansione dell'Universo e siano dovuti a qualche fenomeno finora sconosciuto.... Forse la piu' famosa di queste 'associazioni statistiche' riguarda la galassia spirale barrata NGC 1073 a basso Redshift, all'interno delle cui braccia Arp ha scoperto ben tre quasar ad alto Red Shift, con una probabilita' di 1 su 50.000 che tutto questo sia puramente casuale (Fig.3).
Figura 3: NGC 1073, una galassia spirale barrata all'interno delle cui braccia Arp ha scoperto ben tre quasar ad alto Red Shift. (Cortesia Halton Arp) 
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Ma, in alcuni casi, sembrano evidenti connessioni FISICHE tra quasar e galassie. L'esempio piu' famoso e' quello della galassia NGC 4319 e del quasar Markarian 205. In alcune immagini  elettroniche riprese nel blu a Kitt Peak si intravede un leggero ponte di materia tra il quasar e la galassia (Fig.4).
Figura 4: NGC 4319 e il quasar Markarian 205: sono un esempio famoso di oggetti apparentemente interagenti e con Red Shift molto diversi. (Cortesia Halton Arp)  
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Addirittura sembra che questo ponte di materia prosegua fino al nucleo della galassia e che, in posizione diametralmente opposta al quasar ci sia una regione di alta luminosita' ultravioletta:  insomma sembra quasi che ci sia stata una esplosione nel nucleo della galassia che abbia eiettato il quasar dal nucleo stesso.  Ma oltre a quasar fisicamente connessi a galassie ma con Redshift molto maggiori di queste, Arp ha scoperto anche galassie con Redshift anomali. Uno di questi casi risale al 1984 e riguarda la galassia NGC 5296 (Fig.5).
Figura 5: NGC 5296 (Cortesia Halton Arp) 
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Da questa galassia emerge un doppio flusso di materia che confluisce da una parte verso un quasar ad alto Redshift e dall'altra verso una grande galassia spirale NGC 5297. Appena sotto NGC 5296 immagini a lunga posa mostrano una piccola galassia compatta chiaramente sopvrapposta alla prima, quindi DAVANTI ad essa: peccato che il suo Redshift ne indichi una velocita' nettamente maggiore di quest'ultima, e non viceversa, come dovrebbe essere se i Redshift fossero legati all'espansione dell'Universo (quindi fossero frutto di effetto Doppler)! Da questi clamorosi casi e da molti altri analoghi Arp ha ormai acquisito la convinzione che, almeno in alcuni casi, lo Spostamento verso il rosso delle linee spettrrali non abbia nulla a che fare con l'espansione cosmologica e, soprattutto che  i quasar, lungi dall'essere situati ai limiti del nostro universo, non sarebbero altro che  oggetti espulsi dai nuclei delle galassie attive.
Decine e decine di casi come quelli appena descritti sono stati riportati da Halton Arp  in oltre un centinaio di articoli pubblicati su tutte le piu' importanti riviste scientifiche internazionali. (Visita questa pagina per ottenere la bibliografia completa di Halton Arp) L'ultimo della serie e' apparso sul THE ASTROPHYSICAL JOURNAL il 1 Gennaio'97 sotto il titolo: 'Discordant arguments on comparct groups' e riguarda la scoperta di Redshift diseguali nell'ambito di galassie appartenenti ad uno stesso ammasso.

E' possibile scaricare dal sito del GAT l'articolo di Arp, è in formato PDF, leggibile con un programma tipo Acrobat Reader (disponibile eventualmente al sito: http://www.adobe.com/prodindex/acrobat/readstep.html).
ARP.PDF (307 Kb) è l'articolo 'Discordant arguments on comparct groups', mentre
ARP2.PDF (458 Kb) contiene le immagini relative all'articolo.

Nel 1988 Arp ha un po' sintetizzato la sua carriera scientifica  nel suo famoso libro QUASAR, REDSHIFTS, AND CONTROVERSIES, tradotto pochi anni fa in italiano da Jaca Book con il titolo LA CONTESA SULLE DISTANZE COSMICHE E LE QUASAR (Fig.6).
Figura 6: la copertina del libro di Halton Arp "La contesa sulle distanze cosmiche e le quasar", edito da Jaca Book, autore Halton Arp. 
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Un libro affascinate e controverso che si legge letteralmente tutto d'un fiato, quasi si trattasse di un cosmico romanzo giallo. Da allora, pero', Arp ha proseguito i suoi studi ed ha individuato, in questi anni,  esempi di Redshift anomali ancora piu' eclatanti.  Ne  ha parlato, in ANTEPRIMA ASSOLUTA per l'Italia a Tradate lunedi' sera 18 Maggio 1998, in una delle conferenze piu' attese di questi ultimi anni.
 


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