Le scoperte sull'atomo, dunque sul mondo microscopico, pongono le basi per la comprensione del macroscopico. Quello della spettroscopia è solo uno degli innumerevoli esempi di questo meccanismo. L'esempio più eclatante è la scoperta dell'espansione dell'universo, la cui prova fu trovata dall'astronomo statunitense Edwin Powell Hubble (1889, 1953) e comunicata al mondo scientifico nel 1929. Per la sua scoperta, Hubble fa uso, in sintesi, di due strumenti di indagine. Photo courtesy Observatories of the Carnegie Institution of Washington Photograph courtesy of Margaret Harwood. The photo is part of the Shapley Collection of the AIP Emilio Segrè Visual Archives. L'esistenza di una relazione periodo-luminosità per le stelle Cefeidi, scoperta nel 1924 da Henrietta Leavitt (1868-1921). Le Cefeidi sono particolari stelle la cui magnitudine assoluta varia con regolarità nel tempo. Il periodo di queste stelle pulsanti è tipicamente di qualche giorno. La relazione determinata dalla Leavitt permette di calcolare la distanza di una variabile di tipo cefeide, una volta che sia stato determinato con precisione il suo periodo. Sorvolando sui problemi tecnici, che non sono né ovvi né completamente risolti, possiamo dire che la relazione periodo-luminosità fornisce agli astronomi un metro per misurare la distanza di quelle galassie nelle quali siano state identificate Cefeidi. Il lavoro di Vesto Melvin Slipher (1875-1969), un astronomo statunitense che per primo, nel 1914, aveva identificato lo spostamento verso il rosso nell'emissione delle nebulose (oggi galassie) a spirale. Photo ca. 1907, courtesy Lowell Observatory Con il telescopio Hooker di 2,5 metri, a Mount wilson, all'epoca il telescopio più grande del mondo, Hubble identificò delle Cefeidi nella galassia di Andromeda. . Grazie alla relazione trovata dalla Leavitt, Hubble determinò nel 1924 la distanza della nebulosa di Andromeda in circa 300000 parsec. Un risultato sorprendente per quell'epoca, nella quale ancora si discuteva se le nebulose a spirale (le galassie a spirale, in termini moderni) fossero all'interno o all'esterno della Via Lattea). Il dibattito di quegli anni è famoso come The Great Debate. Hubble proseguì le osservazioni di Slipher, con un'arma interpretativa in più: la relazione luminosità-periodo. Utilizando il telescopio Hooker per determinare la distanza di altre 23 galassie, Hubble trovò valori da 30000 a 2 milioni di parsec. con i dati a sua disposizione Hubble non soltanto poteva verificare che la maggior parte delle galassie si stessero allontanando dalla Terra, ma poteva anche sostenere con certezza che tanto maggiore era la loro distanza, tanto più elevata era la velocità di allontanamento. Dunque le galassie facevano parte di un universo che si stava espandendo, e la velocità di allontanamento reciproco era tanto maggiore quanto più distanti fossero gli oggetti fra loro. Il tutto è riassunto nella famosa relazione: il cui grafico è mostrato in figura. La relazione di Hubble descrive l'aumento di velocità con la distanza: distanza e velocità sono diretamente proporzionali. Cioè, se raddoppia l'uno, raddoppia anche l'altro. Se triplica l'uno, triplica anche l'altro e così via. Il simbolo H0 è la costante di proporzionalità della relazione, detta costante di Hubble. Per il grafico in figura, la costante H0 vale circa 530 km/s / Mpc. È opportuno ricordare che la determinazione del valore della costante è oggetto di dibattito ancora oggi. Le stime più attendibili danno per H0 un valore circa 10 volte più piccolo del valore dato da Hubble. La scoperta della recessione delle galassie è uno degli eventi più importanti della storia dell'astronomia. Ha aperto la strada alle moderne teorie cosmologiche, supportando la validità delle proposte che in quegli anni venivano avanzate da Georges LeMaitre.