Perché il telescopio spaziale James Webb utilizza un metodo dei frati del XIII secolo per individuare gli esopianeti

    Affrontare Aristotele era dura, soprattutto in un'epoca in cui non si avevano a disposizione i telescopi. Immaginate la convinzione che la fisica sia ancora in uso anche 800 anni dopo. Questa è la storia di Richard Fishacre.

    James Webb telescopio.
    Il telescopio spaziale James Webb durante la fase di costruzione.

    Lanciato nel 2021, il James Webb Space Telescope (JWST) è il telescopio più grande e potente, in grado di osservare oggetti troppo distanti o troppo deboli per essere rilevati dai suoi predecessori.

    Ma anche le tecnologie più recenti utilizzano gli stessi principi fondamentali della fisica, e il JWST non fa eccezione. Mentre sonda esopianeti distanti e ne rivela la composizione, il JWST utilizza gli stessi principi che il frate del XIII secolo Richard Fishacre utilizzò per dimostrare che Aristotele aveva torto.

    Chi era Richard Fishacre?

    Fishacre era un frate domenicano che insegnava teologia all'Università di Oxford negli anni '40 del XIII secolo. Senza accesso a telescopi o campioni di rocce celesti, Fishacre fu il primo a respingere l'idea di Aristotele secondo cui pianeti e stelle fossero costituiti da uno speciale "quinto elemento".

    Prima di Fishacre, i fisici medievali credevano nella teoria di Aristotele secondo cui i quattro elementi (acqua, fuoco, terra e aria) esistevano solo sul nostro pianeta e il resto dell'universo era costituito da un quinto elemento immutabile e perfetto, chiamato quinta essentia o quintessenza.

    Secondo questa teoria, la quintessenza è completamente trasparente e comprende le nove sfere celesti concentriche attorno alla Terra, insieme ai pianeti e alle stelle in esse contenute. Fishacre, tuttavia, utilizzò la logica alla base della formazione del colore e del comportamento della luce per confutare questa teoria.

    Logica di Fishacre

    Fishacre dedusse che il colore fosse associato ai corpi opachi e che questi fossero composti da almeno due dei quattro elementi fondamentali. Osservando il cielo, Fishacre notò che i pianeti Marte e Venere avevano colori distinti ed erano quindi composti anche da elementi terrestri.

    Citando la Luna, l'oggetto celeste più vicino, Fishacre affermò che aveva un colore distinto ed era riuscita a eclissarla. Se fosse stata effettivamente composta da quintessenza, che era trasparente, allora la luce del Sole avrebbe dovuto attraversarla. Ma poiché non lo è, anche la Luna è composta da elementi terrestri, così come il resto dei pianeti e delle stelle.

    Le idee di Fishacre furono ridicolizzate dai suoi contemporanei, ma i progressi della fisica nel corso degli anni hanno dimostrato che aveva ragione. Infatti, quasi 800 anni dopo la sua morte, il JWST sta utilizzando il principio del colore e della luce per determinare cosa potrebbe causare variazioni di colore negli esopianeti anche a 244 anni luce di distanza.

    Di recente, il team di ricerca del JWST ha determinato che l'atmosfera di un esopianeta simile a Nettuno attorno a una stella di tipo K, TOI-421, contiene acqua e anidride solforosa, basandosi sulla tesi di Fishacre. La sfida del frate all'ortodossia scientifica nel XIII secolo ci ha, in un certo senso, condotto a ciò che sappiamo oggi dell'universo.