Il curioso caso della legge di Hubble-Lemaître – Parte II

di Marco Dian
– Astronomia

Nel 1927 il sacerdote belga George Lemaître introdusse per primo la legge di espansione dell’universo ma il merito della scoperta è sempre stato riconosciuto solo all’astronomo Edwin Hubble che l’ha derivata nel 1929. Soltanto nel 2018 la comunità astronomica ha riconosciuto la paternità della legge a entrambi. Ecco la storia di come è andata.

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Webb’s First Deep Field, fotografia dell’ammasso di galassie SMACS 0723 sfornata dal telescopio spaziale James Webb. Crediti: NASA/ESA/CSA/STScI

Saranno famosi

Se George Lemaître è il grande dimenticato, chi, invece, diventa famoso tutto d’un tratto è l’astronomo americano Edwin Hubble che, indipendentemente da Lemaître, arriva agli stessi suoi risultati e, due anni più tardi rispetto al collega belga, nel 1929 pubblica il suo articolo dal titolo A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae sulla ben più nota rivista Proceedings of the National Academy of Science. Nel suo lavoro Hubble stima un valore del coefficiente di espansione di circa 500 km/s/Mpc che verrà chiamato, da quel momento, costante di Hubble (vedremo più tardi che sia Hubble sia Lemaître avevano tremendamente sovra-stimato il valore della costante).

Edwin Hubble al lavoro al telescopio di Mount Wilson. Crediti: Web.

Grazie all’alto prestigio della rivista, il lavoro di Hubble viene subito studiato e ammirato e, per questo, è considerato come il primo a spiegare l’espansione dell’universo attraverso un’equazione che prende il suo nome, la legge di Hubble.

Non sappiamo con certezza se, al momento della sua pubblicazione, Hubble sia venuto a sapere del precedente lavoro di Lemaître oppure se è tutta farina del suo sacco. Siamo sicuri, però, che i due si sono incontrati nel periodo intercorso tra le due pubblicazioni, dal momento che nel 1928 si incrociano a Leiden, in Olanda, in occasione della terza Assemblea Generale dell’Unione Internazionale di Astronomia. Fatto sta, comunque, che il lavoro del sacerdote belga è stato oscurato dal più famoso astronomo americano. 

Fortunatamente, però, il grande talento di George Lemaître non passa inosservato. Nel 1930 Arthur Eddington, il suo mentore ai tempi dell’Università di Cambridge, sta lavorando da qualche tempo all’analisi della stabilità del modello di universo di Einstein, ma prima di terminare il lavoro viene a conoscenza dell’articolo del suo ex-studente. Nell’articolo On the instability of Einstein’s Spherical World, pubblicato nella prestigiosa rivista britannica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, il grande astronomo inglese scrive: «Prima che la nostra investigazione fu completata, siamo venuti a sapere dell’articolo dell’abate George Lemaître che fornisce una soluzione straordinariamente completa delle diverse questioni connesse alle cosmologie di Einstein e di De Sitter.» E poi, ancora: «Desidero rivedere la situazione [della stabilità del modello di Einstein, ndr] da un punto di vista astronomico, sebbene la mia speranza di contribuire con un qualche nuovo risultato è stata anticipata dalla geniale soluzione di Lemaître».

Grazie alla fama di Eddington, Lemaître si vede suo malgrado catapultato sotto le luci della ribalta e l’anno seguente, il 1931, può essere considerato il suo annus mirabilis. Tutto il suo sapere e le sue idee confluiscono in un articolo che ormai è entrato nel gotha dei paper più famosi dell’astronomia. The Expanding Universe, viene pubblicato il 13 marzo 1931 per la rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ed è proprio Arthur Eddington a proporre il lavoro di Lemaître agli editori della rivista.

Eddington si prodiga con la rivista anche per far ri-pubblicare l’articolo di Lemaître del 1927, quello che contiene la sua “geniale soluzione”. Guidata dalla stima che Eddington ha del belga, la rivista britannica chiede direttamente a Lemaître il permesso di pubblicare la traduzione del suo articolo originale del 1927. A Homogeneous Universe of Constant Mass and Increasing Radius accounting for the Radial Velocity of Extra-galactic Nebulæ esce il 13 marzo 1931 e viene pubblicato nello stesso numero della rivista che contiene l’altra sua pietra miliare, The Expanding Universe – anzi, i due articoli vengono pubblicati uno dietro l’altro.

Finalmente i pezzi del puzzle si ricompongono e Lemaître finalmente vede pubblicata la sua grande idea dell’espansione dell’universo. Davvero?

In realtà no. Nella versione inglese non vi è traccia della parte più originale del lavoro di Lemaître del ‘27: manca totalmente la derivazione della legge di espansione dell’universo. Non viene nemmeno menzionata la stima del tasso di espansione (la costante). Come mai queste due parti importantissime non sono state riportate? È possibile che chi ha tradotto l’articolo dal francese abbia omesso di proposito queste parti? Che ci sia lo zampino di Hubble in tutto ciò?

Caso risolto

Nel corso degli anni le supposizioni degli storici della scienza e degli scienziati stessi si sono scatenate in una serie di teorie al limite del complotto. Un astronomo canadese, Sidney van den Bergh, ha avanzato l’ipotesi che sia stato il traduttore, chiunque esso fosse, ad operare una selezione di cosa scrivere in modo da non minare la credibilità di Hubble. Altri ancora, come David Block dell’Università di Witwatersrand in Sudafrica, hanno suggerito che sia stato Hubble stesso a richiedere una censura per assicurare che il merito della scoperta rimanesse a lui e all’osservatorio di Mount Wilson. C’è anche chi, come lo storico della scienza Robert Smith, fermo sostenitore di Lemaître, ha sostenuto che i paragrafi mancanti siano stati rimossi perché era la prassi editoriale della rivista Monthly Notices.

Insomma, la misteriosa scomparsa di alcune parti – tra le più importanti – dell’articolo originale ha tenuto occupati gli scettici per quasi 80 anni. Soltanto nel 2011, infatti, arriva la risposta definitiva che mette la parola fine a questo dibattito. 

Mario Livio, astrofisico e divulgatore scientifico israeliano, è andato a rovistare tra gli archivi di Lemaître a Louvain e ha risolto il mistero. La spiegazione a tutto ciò si trova in una lettera datata 9 marzo 1931 e indirizzata all’astronomo William Smart – allora editore del Monthly Notices e membro della Royal Astronomical Society – nella quale, rispondendo alla richiesta della rivista per la ripubblicazione del suo articolo, George Lemaître scrive: «[…] Non ho ritenuto opportuno ristampare la trattazione provvisoria delle velocità radiali che evidentemente non è di alcun reale interesse, e anche la nota geometrica, che potrebbe essere sostituita da una piccola bibliografia di scritti vecchi e nuovi sull’argomento.»

Copia della corrispondenza tra George Lemaître e William Smart. Crediti: M. Livio

Nessuna censura quindi, nessun complotto e nessun intervento di Hubble: è stato George Lemaître stesso ad essersi auto-censurato. Il motivo per cui fece questa scelta potrebbe essere legato alla strana psicologia degli scienziati dell’epoca, che non erano particolarmente interessati alla fama e al successo, ma erano focalizzati nella grande impresa scientifica del loro tempo. Anche Lemaître ragionava così: non aveva la necessità di veder riconosciuta la scoperta a se stesso. Inoltre, il fatto che fosse venuta alla luce nel 1929 con l’articolo di Hubble, secondo il belga non portava nessun punto a favore nel ripetere cose che già si erano dette.

La lettera di Lemaître a Smart finisce con una richiesta: «Mi piacerebbe molto diventare un membro della vostra società e apprezzerei di essere presentato dal Prof. Eddington e da lei. […] Sarebbe così gentile da porre i miei saluti al professor Eddington.». Il 12 maggio 1939 George Lemaître viene nominato socio della Royal Astronomical Society.

Epilogo

Visto il finale della storia e dato che ormai il mistero è stato chiarito, nell’ottobre del 2018 i membri dell’Unione Internazionale Astronomica hanno votato all’unanimità in favore della ridenominazione della legge di Hubble in legge di Hubble-Lemaître, costante compresa, riconoscendo a entrambi gli scienziati pari merito la paternità della scoperta della legge di espansione dell’universo.

Ah sì, quasi dimenticavo. Eccola qui, finalmente, questa tanto discussa legge di Hubble-Lemaître: 

v = H d,

In questa relazione d è la distanza di una galassia, v la sua velocità di allontanamento e H la costante di Hubble-Lemaître che si misura in chilometri al secondo per megaparsec (km/s/Mpc). Dunque, secondo questa legge, tanto più alto è il valore di H, tanto più grande sarà il rapporto tra la velocità di una galassia e la sua distanza. Ecco, su quanto valga H è tutt’oggi in corso un acceso dibattito scientifico. Infatti il suo valore può essere determinato in modi indipendenti e, misteriosamente, si trovano due valori diversi: 73 km/s/Mpc, misurato con il metodo delle candele standard (stelle di luminosità e distanza note), e 67.8 km/s/Mpc ottenuto mediante l’osservazione della radiazione cosmica di fondo a microonde.

Molto strano, vero? In effetti se lo stanno chiedendo gli scienziati di mezzo mondo: se l’universo è lo stesso dappertutto, com’è possibile che il valore di H sia diverso a seconda di come lo misuriamo? Nella scienza non è mai una buona cosa quando il valore di quello che vogliamo misurare dipende dal modo in cui lo facciamo. Heisemberg lo sapeva bene. Questa discrepanza, quindi, non è solo numerica ma è un indizio sul fatto che molto probabilmente ci sta sfuggendo qualcosa di tutta ‘sta faccenda dell’espansione.

Ma questa è un’altra storia.