01 Le origini della Specola

La Specola Vaticana può far risalire le sue radici a due diverse componenti delle istituzioni astronomiche sostenute dalla Chiesa. Gli astronomi in Vaticano presero parte alla Riforma Gregoriana del calendario nel 1582, e il Vaticano continuò ad appoggiare l’astronomia come parte della Santa Sede nei trecento anni che seguirono. Nel frattempo, altri programmi di ricerche astronomiche furono iniziati dai gesuiti del Collegio Romano al tempo di Galileo.

Entro il 1860, comunque, gran parte del territorio della Santa Sede fu incorporato dal nuovo Stato italiano, e nel 1870 Roma stessa divenne parte dell’Italia, e la Santa Sede era ormai solo una piccola enclave intorno a San Pietro.

L’incameramento dell’Osservatorio del Collegio Romano da parte dello Stato italiano nel 1879 privò la Santa Sede dell’ultimo luogo per le ricerche astronomiche. E ciò fu tanto deplorevole in quanto questo Istituto, che era la casa dell’astronomo gesuita Padre Angelo Secchi, era diventato un osservatorio molto rinomato.

Ma la Chiesa ben presto trovò una nuova motivazione a sostegno della scienza.

Nell’imminenza del giubileo sacerdotale di Leone XIII, 1° gennaio 1888, fu organizzata una speciale esposizione degli strumenti utilizzati dagli studiosi del clero italiano in meteorologia e in sismologia. L’iniziativa aveva uno scopo chiaramente apologetico: la raccolta avrebbe dimostrato che il clero italiano non era poi così retrogrado in fatto di scienza come, in molti ambienti, si voleva far credere. La collezione dei vari strumenti formò uno dei reparti più interessanti della grande mostra e incontrò il plauso del Papa, di cui era ben noto l’interesse per il progresso della scienza.

Al termine dell’esposizione i regali di valore artistico trovavano posto nelle diverse parti delle sale pontificie. Ma il Papa mostrava un particolare interesse per la collezione scientifica; non voleva che andasse dispersa, ma fosse conservata e utilizzata per le ricerche scientifiche. Allora il P. Denza propose al S. Padre di far collocare gli strumenti nella Torre dei Venti di Gregorio XIII, da tempo abbandonata; in quella che era stata, fino al 1821, la Specola Vaticana, si potevano riprendere le osservazioni che avrebbero portato nuova gloria all’antico luogo di studi e di ricerche.

Il nuovo ente Specola Vaticana o, semplicemente, la Specola, quanto ai programmi di lavoro dipendeva, come dipende ancora oggi, dal Sommo Pontefice tramite la Segreteria di Stato; la gestione amministrativa, invece, faceva capo alla Prefettura dei Sacri Palazzi Apostolici.

La Specola fu fondata in un momento propizio. Leone XII aveva intuito che questa istituzione poteva offrire alla Chiesa l’opportunità di un riconoscimento ufficiale in un campo della ricerca scientifica internazionale, ma in quanto osservatorio papale avrebbe offerto alla Santa Sede anche il modo per essere riconosciuta da altre nazioni come entità indipendente e non come parte dell’Italia.

Il Papa nominò lo stesso P. Denza direttore del nuovo istituto, assegnandogli come collaboratori coloro che lo avevano aiutato per l’esposizione. Ben presto il P. Denza poté arricchire la collezione degli strumenti con acquisti di oggetti provenienti dall’eredità del Marchese di Montecuccoli, il quale aveva avuto un osservatorio privato a Modena. Tra questi c’erano due ottimi rifrattori di Merz, uno con montatura equatoriale e apertura 10,2 cm, l’altro con montatura altazimutale e apertura 10,6 cm; un cannocchiale meridiano coudé di Starke e quattro orologi a pendolo di precisione per la misura del tempo siderale, più uno donato dal Riefler, di Monaco, per il giubileo del S. Padre. Sopra la Torre dei Venti fu subito installata una cupola girevole di 3,5 metri e apertura di 58 cm, la prima delle quattro che, dopo qualche anno, sarebbero sorte in Vaticano, e sotto di essa fu collocato il piccolo equatoriale di Merz. Così l’Osservatorio cominciò a funzionare.

02 Denza e la Carte du Ciel

Il P. Denza aveva seguito con grande attenzione gli sforzi più recenti degli astronomi del suo tempo. Proprio in quei giorni essi si adoperarono, sotto la guida del direttore dell’Osservatorio di Parigi, l’Ammiraglio Mouchez, a dar vita, con una collaborazione internazionale, a una iniziativa per fotografare e misurare tutto il cielo secondo un piano unitario. Da questa iniziativa sarebbe uscito il primo atlante fotografico delle stelle: la Carte du Ciel (carta del cielo) e a partire da queste fotografie vennero prodotti una mappa e un catalogo delle stelle.

La prima assemblea, riunita a Parigi nel 1887 sotto l’alto patronato dell’Accademia delle Scienze, pose la base del grandioso progetto e ne elaborò le linee direttive. In un secondo congresso, nel 1889, furono fissati con esattezza i dettagli dell’opera. Prima di tutto si definirono le singole zone del cielo da assegnare agli osservatori che intendevano partecipare all’immenso progetto. Il P. Denza con occhio acuto riconobbe in questo un’ottima occasione per la Specola Vaticana e propose al S. Padre che essa prendesse parte a questa iniziativa. Egli pensava che la partecipazione a questo programma fosse una opportunità unica offerta alla Specola, cosicché fin dall’inizio avrebbe avuto il necessario riconoscimento per realizzare nel modo migliore la missione affidatagli dal Papa: portare ai massimi livelli il dialogo tra la Chiesa e il mondo della scienza.

La proposta fu accolta e al Vaticano fu assegnata una fascia di cielo da osservare. Il P. Denza ottenne uno dei telescopi astrografici standard che dovevano essere utilizzati da tutti i partecipanti all’iniziativa e ordinò a Gautier un macromicrometro, strumento necessario alla misurazione delle lastre del catalogo. In seguito, il governo francese, in riconoscimento dei meriti del P. Denza nell’aggregare la Specola ai lavori astrografici alla Carte du Ciel, gli assegnò, per le mani del contrammiraglio Mouchez, l’onorificenza di Cavaliere della Legion d’Onore.

Nella storia dell’astronomia questa impresa rappresenta il primo grande esempio di collaborazione internazionale in un programma astronomico ben definito in base agli accordi presi e pianificato in anticipo. Infatti, al progetto parteciparono 18 osservatori situati in Paesi di tutti i continenti e a questi in seguito si aggiunsero altri 4 osservatori. A ciascuno degli osservatori partecipanti furono assegnate delle fasce, o zone, comprese tra due paralleli della sfera celeste, col compito di farne una doppia serie di fotografie: una, di breve esposizione, per catalogare le stelle fino alla magnitudine 11 secondo la loro luminosità e posizione; l’altra, di lunga esposizione, per arrivare fino alla magnitudine 14, per poi stampare su carta le fotografie stesse, opportunamente ingrandite.

Alla Specola Vaticana fu assegnata la fascia compresa tra i paralleli +55° e +64°. Per coprirla tutta in modo sicuro e ridondante sarebbero state necessarie 1.040 lastre (in seguito ridotte a 540) sia per il Catalogo che per la Carta.

La garanzia di poter distinguere nelle foto le immagini vere delle stelle da quelle spurie, dovute a eventuali imperfezioni della lastra o della carta, sarebbe stata assicurata facendo, per almeno una metà delle lastre, più esposizioni per ogni lastra. Per la Carta si stabilì di fare, per ogni lastra, tre esposizioni di 40’ ciascuna, spostando leggermente il telescopio dopo ogni chiusura dell’otturatore, in modo da creare per ogni stella un’immagine tripla, ai vertici di un minuscolo triangolo equilatero, il cui centro rappresentava l’esatta posizione della stella. Anche per il Catalogo si stabilì di fare tre pose, rispettivamente di 6m, 3m, e 25m, spostando ogni volta il telescopio equatoriale di un piccolo angolo in declinazione. L’esposizione era molto più breve di quella necessaria per la Carta, dato che il Catalogo non andava oltre le stelle di undicesima grandezza.

Su ogni lastra, sia della Carta sia del Catalogo, prima di ogni esposizione, doveva essere fotografato un sottile reticolo che la divideva in 26x26 quadratini di 0,5 cm di lato e che doveva servire come riferimento per definire con precisione la posizione delle singole stelle sulla lastra. Il sistema della triplice esposizione serviva anche a identificare le stelle le cui immagini fossero state eventualmente coperte dalle linee del reticolo.

Bisogna ora trovare il posto per il telescopio della Carte du Ciel. Questa costruzione, conosciuta oggi come Torre S. Giovanni, sita presso l’eliporto vaticano, con i muri dallo spessore di ben quattro metri e mezzo, è uno dei pochi bastioni ancora conservati della fortificazione detta “leonina” perché fatta innalzare da Papa Leone IV nell’840 a protezione della città dalle invasioni dei Saraceni. La circonferenza era abbastanza ampia per istallarvi la cupola di otto metri e le robuste volte garantivano l’assenza di oscillazioni all’astrografo. La torre, che si alza di circa venti metri dal suolo sul punto più alto del colle Vaticano la cui sommità è a circa cento metri sul livello del mare, permette una vista libera da tutti i lati (e ovviamente in quell’epoca l’illuminazione elettrica della città non costituiva un serio problema per gli astronomi).

L’equatoriale fotografico e la cupola girevole di 8 m, costruita anch’essa a Parigi nelle officine Gilon, furono sistemati sulla Torre Leonina nel 1891. Le caratteristiche dell’obiettivo danno sulla lastra fotografica di 16x16 cm un campo utile rappresentato da un quadrato di 13 cm di lato, corrispondente a 2 gradi sulla sfera celeste, cioè circa quattro volte il diametro apparente della Luna: la scala, quindi, risulta di circa 1 minuto d’arco per mm.

In base agli accordi di Parigi, tutti i 18 osservatori inizialmente impegnati nell’impresa della Carte du Ciel si provvidero – non tutti da Gautier e Henry – di uno strumento avente le stesse caratteristiche, in modo da assicurare un’omogeneità di risultati. L’abilità dimostrata dai fratelli Paolo e Prospero Henry dell’Osservatorio di Parigi nel costruire obiettivi particolarmente adatti alla fotografia celeste aveva avuto una parte decisiva nel convincere l’Ammiraglio Mouchez, loro direttore, a intraprendere la grande impresa internazionale della Carte du Ciel. Così, nel 1891, con la sistemazione sicura di questo strumento principale e la partecipazione al grande programma lanciato da Parigi, la nuova Specola, dagli inizi modestissimi era passata di colpo ad essere un istituto d’importanza internazionale.

Il 14 marzo 1891 Leone XIII, col Motu Proprio Ut Mysticam, diede conferma solenne alla rifondazione di quella che, come in passato, avrebbe continuato a chiamarsi Specola Vaticana e ne assicurò l’attività per mezzo di una dotazione finanziaria.

Nel 1893 la Specola fu arricchita di un eliografo, ossia di un telescopio destinato alla fotografia del Sole. Costruito a Parigi, per la parte ottica dai fratelli Henry e da Gautier per la parte meccanica, secondo le indicazioni del prof. Janssen di Meudon, questo strumento aveva un obiettivo di 14 cm di apertura e distanza focale di 2,15 m. Col sistema di ingrandimento raggiungeva la lunghezza di 4,4 m e riproduceva sulla lastra fotografica un’immagine del Sole di 27,5 cm di diametro. Primo esemplare in Italia, fu collocato sulla terrazza del monumentale Braccio Nuovo del Museo di Pio VII e, per ragioni estetiche, fu protetto non da una cupola ma da un tetto mobile piano. In seguito fu collocato sotto una piccola cupola sulla terrazza di quello che oggi è il monastero Mater Ecclesiae in Vaticano, voluto da Giovanni Paolo II.

Come direttore della Specola, il P. Denza curò la corrispondenza con istituti e scienziati con i quali si teneva in comunicazione continua e occupò il resto del tempo nella redazione delle pubblicazioni dell’osservatorio.

Purtroppo, il P. Denza, che nel 1892 era stato nominato Presidente dell’Accademia Pontificia dei Nuovi Lincei, non poté godere a lungo i frutti delle sue incessanti fatiche per richiamare in vita la Specola Vaticana. Le sue forze erano esaurite e volgevano verso la fine. Già nel 1886 un’emorragia cerebrale gli aveva paralizzato quasi completamente il lato destro. Fortunatamente le facoltà intellettive non subirono alcun danno sicché, dopo aver imparato a scrivere con la mano sinistra, continuò a dedicarsi alla fatica sovrumana del compito assunto. Ma il 13 dicembre 1894, dopo un’udienza pontificia ed una visita al cardinale Segretario di Stato, ebbe un nuovo attacco per il quale morì il giorno seguente. Fu compianto dai suoi collaboratori e da tutto il mondo scientifico. Con l’impegno delle sue ultime forze aveva condotto a termine, in un tempo incredibilmente breve, la grande opera e ne aveva assicurato l’avvenire.

03 P. Lais e il progetto fotografico

Benché la scomparsa del P. Denza segnasse una gravissima perdita per la Specola Vaticana, l’esecuzione del programma principale, quello della Carta fotografica del Cielo, rimase in mani capaci e non soffrì ritardi, grazie al lavoro coscienzioso e tenace del vicedirettore, il P. Giuseppe Lais.

Quando il P. Denza invitò il clero italiano a concorrere per l’esposizione scientifica in onore di Leone XIII, egli non solo contribuì donando importanti strumenti, ma si prestò con entusiasmo all’organizzazione dei preparativi. Non è da meravigliarsi quindi che, dopo quelle celebrazioni, Leone XIII lo abbia messo al fianco del P. Denza, per aiutarlo nella ricostruzione della Specola Vaticana come vicedirettore.

Essendosi egli applicato alla fotografia del cielo, che fu per molti anni l’impegno principale della Specola, parlare di questo lavoro significherà parlare ancora del paziente contributo che il P. Lais dette ininterrottamente, fino alla morte, al Catalogo astrografico e alla Carte du Ciel. Ammirevoli furono soprattutto il disinteresse e la generosità con cui dedicò tutto se stesso a questo servizio: egli, infatti, oltre a svolgerlo sempre gratuitamente, non poche volte contribuì sia al finanziamento del lavoro fotografico ottenendo sovvenzioni dall’Académie des Sciences, sia all’arredamento della Specola donando importanti magnetometri.

P. Lais, socio dell’Accademia Pontificia dei Nuovi Lincei fin dal 1875, ne fu per diversi anni decano. I suoi numerosissimi articoli, registrati negli Atti e nelle Memorie di quest’Accademia e nelle Pubblicazioni della Specola (PSV1), spaziando dalla meteorologia all’astronomia, dalla storia della scienza all’archeologia, dalla chimica alla fisica, dalla geofisica alla fotografia celeste, dimostrano una sorprendente vastità d’interessi e di competenze.

Nel 1905, alla morte del P. Bertelli, venne chiamato a succedergli nella presidenza dell’Accademia nella quale, riconfermato ben sette volte a scadenza biennale, rimase fin quasi alla vigilia della morte avvenuta il 26 dicembre 1921. Proprio pochi giorni prima il Papa Benedetto XV gli aveva inviato una medaglia d’oro accompagnata da una lettera di ringraziamento e di lode per il suo zelo assiduo, l’attività esemplare, la dedizione totale e disinteressata al servizio della Santa Sede.

Con entusiasmo giovanile P. Lais, già in età di 45 anni, si applicò all’esecuzione del programma fotografico al quale la Specola si era impegnata al congresso parigino. Andò a Parigi e nell’osservatorio della capitale francese apprese sia i segreti della fotografia celeste sia i metodi di misura delle posizioni delle stelle sulle lastre fotografiche.

Le foto per il catalogo iniziarono nel 1894 e quelle per la Carta nel 1900. Nei primi anni, il suo lavoro alla Torre Leonina fu diviso a notti alterne, nella più stretta collaborazione, con quella dell’ing. Mannucci; ma dopo che a quest’ultimo fu assegnata un’altra mansione, il P. Lais fu praticamente solo a dedicarsi per quasi trenta anni a questo monotono lavoro, compiuto con la massima coscienziosità e non badando a spese personali.

Non c’è dubbio che il fatto che un uomo come il P. Lais abbia potuto dedicarsi fin dall’inizio in maniera esclusiva a questo lavoro, sia stato il motivo principale per cui la Specola non si trovò a dover affrontare particolari difficoltà, come avvenne invece, specialmente all’inizio, a più d’uno degli osservatori impegnati nello stesso lavoro.

Le “fatiche e i disagi del lavoro” non impedirono però al P. Lais di godere delle soddisfazioni che il lavoro stesso gli procurava, anche se in maniera indiretta: come quando, esaminando una lastra della Carta, presa il 28 ottobre del 1900 nella zona delle Pleiadi, vi scoprì un asteroide.

Delle 1.040 lastre a cui si era impegnata la Specola Vaticana per il Catalogo, quasi tutte erano state compiute alla sua morte nel 1921. E delle 540 lastre per la Carta fotografica del Cielo, ciascuna delle quali richiedeva un’esposizione di luce di due ore, ne erano state fatte 277, in parte anche ingrandite e pubblicate. Ma il Catalogo, l’elenco cioè delle stelle secondo la loro grandezza e posizione, non era stato ancora elaborato, benché fosse proprio questa la meta principale che la Specola si era prefissata. Come vedremo, soltanto il P. Hagen doveva affrontare questo lavoro in grande stile e condurlo felicemente a termine.

04 Un gesuita alla Specola

Alla morte di P. Denza, fu difficile trovare un nuovo direttore. Per ben quattro anni, la Specola continuò il suo lavoro sotto l’amministrazione del vicedirettore, Padre Lais, ma Lais era completamente impegnato con la fotografia celeste col telescopio. Nel frattempo, altri scienziati venivano assegnati alla Specola: un sismologo (in seguito a un forte terremoto avvenuto a Roma il 1° novembre del 1895) e un meteorologo, che divenne il suo direttore. Sfortunatamente, il loro tentativo di dare una mano al lavoro astronomico non ebbe successo, e la reputazione scientifica della Specola ne risentì.

Finalmente, nel novembre 1904, Pio X incaricò Mons. Pietro Maffi, arcivescovo di Pisa, di riorganizzare la Specola e di trovare un nuovo direttore. Dopo un anno di delicate trattative, nel febbraio 1906 si raggiunse un accordo e il direttore fu trovato nella persona del gesuita P. Johan Hagen (nato in Austria, ma durante la sua permanenza negli Stati Uniti egli era diventato cittadino americano e copriva la carica di direttore dell’Osservatorio di Georgetown, a Washington). E, in seguito alle insistenze del nuovo direttore, il suo lavoro si sarebbe concentrato esclusivamente sull’astronomia.

Non era un compito facile quello che spettava al nuovo direttore, il quale contava quasi 60 anni. Assistito nei primi quattro anni dal P. Johan Stein, giovane astronomo gesuita olandese, futuro suo successore, il P. Hagen si dedicò con giovanile freschezza ed energia ferrea al compito di riattivare la Specola e di riorganizzare il lavoro astronomico-scientifico.

Già da molto tempo erano stati avvertiti i gravi inconvenienti dovuti alla troppa distanza tra un ambiente e l’altro della Specola e alla mancanza di abitazioni e di ambienti di lavoro per il personale addetto. Per ovviare ad essi Pio X, nel 1906, dietro suggerimento di Mons. Maffi, molto volentieri mise a completa disposizione degli astronomi la sua villa, oggi sede della Direzione Tecnica della Radio Vaticana (Leone XIII l’aveva fatta costruire all’ombra delle antiche fortificazioni leonine per il suo soggiorno estivo. Già negli ultimi tempi il vecchio Pontefice non vi era più andato e Pio X non intendeva farne uso). I numerosi ambienti e la posizione favorevole, a diretto contatto con la seconda grande torre ancora rimasta delle fortificazioni, facevano di questa palazzina la sede più adatta per gli uffici della Specola.

La massiccia torre adiacente alla villa che, quanto a stabilità, non era inferiore all’altra dove già si trovava il cannocchiale fotografico e una circonferenza maggiore, fu subito scelta per la collocazione, avvenuta nel 1909, di un grande rifrattore. Costruito per la parte meccanica da Gautier di Parigi e per la parte ottica da Merz di Monaco, con obiettivo di 40 cm, di apertura e 5,50 metri di distanza focale, fu protetto da una cupola di 8,8 metri di diametro.

Sotto la potente volta che sosteneva il telescopio e la cupola c’era una sala rotonda nella quale Leone XIII era solito dare udienza nei mesi estivi quando risiedeva lì. Nella volta semisferica il Papa aveva fatto dipingere, dal noto pittore Ludwig Seitz, il cielo stellato di Roma al momento della culminazione della costellazione del leone, sicché questa figura – chiara allusione al nome del Pontefice – spiccava tra le altre al centro della volta. Non si poteva immaginare un ambiente più adatto per un museo astronomico. Nel mezzo, infatti, fu collocata una vetrina, prima rettangolare, poi ottagonale, nella quale furono sistemate le prime meteoriti donate a Pio X dal Marchese De Mauroy. Lungo la parete circolare furono disposti dei tavoli con diapositive opportunamente illuminate che mostravano al visitatore i fenomeni celesti più interessanti.

Intanto, nel 1907, il piccolo rifrattore di 10,2 cm di Merz, con la cupola di 3,5 m, già situata sulla Torre dei Venti, aveva trovato posto sulla mezza-torre – così chiamata per la sua forma semicircolare – intermedia tra le due grandi e adiacente alla grotta, copia di quella di Lourdes. Nello stesso edificio, al piano inferiore, fu posto un piccolo rifrattore Merz di 10,6 cm di apertura, con montatura altazimutale per osservare all’alba e al tramonto le comete vicine al sole. L’eliografo, invece, già situato sopra il Museo di Pio VII, fu collocato sul terrazzo della caserma dei gendarmi, oggi monastero delle suore di clausura Mater Ecclesiae, cui già allora si poteva accedere dalla palazzina centrale tramite un corridoio interno al muro di fortificazione che collega i due edifici. Ora che non esistevano più quei motivi di estetica, che sul Braccio Nuovo avevano imposto come copertura dell’eliografo soltanto un tetto piano e mobile, si poté realizzare anche per questo strumento una cupola girevole di 6,2 metri di diametro, quarta e ultima della serie.

Nella sala meridiana, al piano più alto della villa, era collocato il cannocchiale meridiano o strumento dei passaggi per la misura del tempo siderale, che il P. Denza aveva acquistato dal corredo dell’osservatorio del Marchese di Montecuccoli. Più tardi, con l’istallazione di un apparato radio per la ricezione dei segnali orari per il controllo degli orologi, questo strumento fu messo fuori uso.

Tra le sale dei piani inferiori ricordiamo quella degli orologi dove erano collocati quattro pendoli di precisione con compensazione a mercurio, tre per la misura del tempo siderale e uno per il tempo medio: anch’essi provenienti dall’osservatorio del Marchese di Montecuccoli.

Una sala speciale era riservata al macromicrometro di Gautier per la misura della posizione delle stelle sulle lastre del Catalogo astrografico, strumento presto sostituito dai più precisi e maneggevoli micrometri di Repsold. Altre sale erano destinate agli strumenti di meteorologia e alla biblioteca.

La sistemazione così ottenuta aveva però un inconveniente. Nel 1854 il muro che collegava le due torri principali e permetteva la comunicazione tra esse era crollato, sicché, per passare da un telescopio all’altro, bisognava ogni volta, con grande incomodo, scendere da una torre e risalire nell’altra. Fu un architetto di Chicago, il sig. W\.P. Doerr, a suggerire al P. Hagen, durante una visita all’osservatorio nell’estate del 1906, che l’inconveniente poteva essere risolto facilmente mediante un ponte, il cui costo poteva valutarsi intorno ai 5.000 dollari. Detto fatto: nel giro di pochi mesi il P. Hagen, dopo aver ottenuto dai suoi amici americani la somma di 6.000 dollari, ottenne nel 1907 il ponte desiderato: costruito in ferro, lungo 85 metri e sostenuto da quattro piloni in traliccio di acciaio, univa la cupola dell’astrografo alla sede principale, dove presto sarebbe stato installato il telescopio visuale con la sua cupola.

Così l’antico muro di fortificazione, in tutta la sua lunghezza di quasi mezzo chilometro, e con tutte e tre le sue torri era stato messo a servizio della Specola. Nei suoi ambienti si trovò abbastanza posto per collocare anche gli altri strumenti, che ancora si trovavano all’antica Torre dei Venti; la quale così, dopo circa vent’anni di servizio alla nuova Specola, potè essere definitivamente sgomberata.

Con altrettanto zelo e abilità il P. Hagen si mise a ordinare e arricchire la biblioteca astronomica. La sistemò nella stanza già studio di Leone XIII e nell’anticamera adiacente. Cercò di completare le serie incomplete delle pubblicazioni e riviste astronomiche, sia acquistandole sia ottenendole in dono da vari osservatori e amici scienziati e in poco tempo, per la gentilezza e disponibilità dei suoi colleghi, ci riuscì. Con l’approvazione del Papa passarono alla Specola anche gli antichi tesori di carattere astronomico della Biblioteca Vaticana, come la serie completa dei Comptes Rendus di Parigi e delle Philosophical Transactions di Londra.

Per celebrare in modo ufficiale l’inaugurazione della nuova sede, il 17 novembre del 1910, Pio X concesse un’udienza speciale al personale della Specola. L’anno seguente, la medaglia storica annuale, solita ad essere coniata in oro, argento e bronzo e distribuita ai componenti la Corte pontificia e ai dignitari ecclesiastici nella festività dei S.S. apostoli Pietro e Paolo, per commemorare l’ottavo anno di pontificato di Pio X, portava incise su una faccia la figura allegorica dell’Astronomia e le parole: Ampliorem in Hortis Vat Mihi Sedem Adornavit (Mi ha preparato una sede più ampia nei giardini vaticani).

Ancora oggi, presso l’ingresso della Cappella della Radio Vaticana che è nella palazzina di Leone XIII, una lapide ricorda la nuova sistemazione data alla Specola.

Dal 1910, dopo che il P. Stein, suo assistente, era stato richiamato in Olanda, il P. Hagen poté disporre, prima per quattro, poi per sei ore al giorno, di un segretario nella persona di Pio Emanuelli, il quale, come studente di astronomia, era in grado di aiutare nei calcoli e nella correzione delle bozze.

La prima preoccupazione del P. Hagen fu organizzare i lavori per il Catalogo astrografico, il cui compimento sollecito era impegno di onore. Il macromicrometro di Gautier si rivelò troppo lento per un programma così vasto, per cui Hagen prese la decisione di visitare vari osservatori già a buon punto con la misurazione delle lastre e, in base alle loro esperienze, studiò le migliori tecniche di misura e predispose gli strumenti più adatti. Poi si fece costruire dalla ditta Repsold di Amburgo due macchine misuratrici di lastre, e, seguendo l’esempio dell’osservatorio di Parigi, si rivolse al vicino Istituto di Maria Bambina, di S. Bartolomea Capitanio, che mise gentilmente a sua disposizione tre suore, dal 1910 fino al compimento delle misure nel 1921. La posizione e la magnitudine delle stelle venivano misurate due volte, in posizioni inverse della lastra, misurando rispettivamente le coordinate delle immagini della posa di 3 minuti e i diametri della posa di 6 minuti.

Dopo circa dieci anni di faticoso e assiduo lavoro la poderosa opera era compiuta: essa elencava le magnitudini e le posizioni in coordinate rettangolari di 481.215 stelle. La stampa di dieci volumi, iniziata nel 1914 e compiuta nel 1928, fu fatta con la massima accuratezza dalla Tipografia Poliglotta Vaticana.

Così la Specola Vaticana, quinta tra gli osservatori che si erano incaricati del lavoro, aveva compiuto la sua parte, preceduta soltanto da Greenwich, Oxford, Algeri e Capo di Buona Speranza. Fu questa una dimostrazione molto eloquente delle grandi difficoltà dell’impresa, la cui portata non si era potuta misurare ai tempi del primo entusiasmo. Il contributo disinteressato di P. Hagen al catalogo astrografico è ancor più ammirevole se si tien conto che per scelta personale era stato e voleva rimanere un osservatore visuale di vecchio stampo. Non riuscì mai a entusiasmarsi per l’astrofotografia, che già fin dall’epoca della sua giovinezza aveva fatto tanti progressi, benché poi nella sua vecchiaia non disdegnasse di adoperare delle fotografie per il disegno delle carte stellari del suo Atlas Stellarum Variabilium.

Il P. Hagen non ebbe altrettanto successo quanto al secondo grande compito: cioè l’impegno preso in seno al Comitato Internazionale della Carta Fotografica del Cielo, della pubblicazione delle carte della propria zona.

È vero che il P. Lais, grazie anche a cospicue sovvenzioni dell’Académie des Sciences e di alcune famiglie francesi, aveva già eseguito più della metà delle fotografie relative, ma alla morte del P. Hagen nel 1930 risultarono pubblicate solo 107 carte su 540. Non si può negare che uno degli impedimenti principali fu la forte spesa richiesta per tale lavoro, tanto che, per questo, alcuni degli osservatori partecipanti dovettero rinunciare fin da principio alla pubblicazione delle carte. Soltanto dopo il trasferimento della Specola e dell’astrografo Carte du Ciel a Castel Gandolfo (1942), sotto il successore del P. Hagen, il lavoro incompleto fu ripreso energicamente.

Il periodo migliore per le osservazioni fu quello della guerra 1915-18, quando la città di Roma era totalmente buia di notte. Ma in seguito, a causa dell’accresciuta illuminazione notturna in alcune aree di Roma, il P. Hagen si era dovuto limitare per questa ricerca alla zona settentrionale del cielo.

Queste grandi difficoltà incontrate nel completare la rassegna delle nebulose oscure furono, come vedremo, il primo motivo per il quale si cominciò a pensare a una succursale della Specola in un luogo più protetto dalla luce artificiale.

05 La rotazione della Terra

Oltre a questi problemi strettamente astronomici, l’ardore infaticabile di studioso portò il P. Hagen a occuparsi anche di problemi di fisica, in particolare delle prove meccaniche della rotazione della Terra. Nella sua opera La rotation de la Terre et ses preuves mécaniques anciennes et nouvelles, egli raccoglie, esaminandoli, tutti i tentativi fatti fino ad allora in questo campo e poi descrive due esperimenti eseguiti da lui stesso. Il primo è un’applicazione del principio di meccanica per il quale un sistema di due masse rotanti intorno a un centro comune, accelera o decelera la rotazione, secondo che le masse si avvicinano o si allontanano dal centro. P. Hagen dimostrò in modo chiaro questo fatto con un dispositivo diventato classico, da lui chiamato Isotomeografo, che installò nel pianterreno della torre dell’astrografo. Una trave orizzontale lunga 8,5 m era agganciata al centro mediante una sospensione bifilare di acciaio di circa 7 m di lunghezza; due piccoli carrelli di piombo di 90 chili ciascuno si potevano muovere sulla trave, su binari simmetrici, dal centro verso l’esterno e viceversa. La rotazione della Terra aveva per effetto che, durante il movimento simultaneo dei carrelli, la trave subiva una piccola rotazione nel piano orizzontale, rotazione che, nell’emisfero Nord, era nel senso del movimento delle lancette dell’orologio quando i carrelli andavano dal centro alle estremità, nel senso contrario, e cioè come la componente locale della rotazione terrestre, quando andavano verso il centro. Il principio era conosciuto già da molto tempo, ma sino all’esecuzione dell’esperimento, il cui merito fu soprattutto quello di mostrare anche quantitativamente l’effetto richiesto dalla teoria, si dovette percorrere una lunga strada.

Sempre in relazione alle prove della rotazione della Terra il P. Hagen ripetè anche l’esperimento della deviazione verso Est dei gravi in caduta. Questa volta però, primo nella storia, egli si servì, per suggerimento dell’ing. Mannucci, della caduta rallentata mediante una macchina di Atwood alta 23 metri, che installò nel Museo Vaticano, entro la scala del Bramante. L’esperimento dette come risultato la deviazione aspettata con la precisione dell’1%. Anche ora il principio che spiega il fenomeno è semplice: un corpo innalzato dal suolo, in quanto più lontano dall’asse terrestre rispetto al suolo sottostante, ruotando con la Terra si muove un po’ più rapidamente del suolo stesso. Il P. Hagen acquistò così un nuovo merito, quello di essere stato il primo a servirsi della macchina di Atwood, conosciuta fin dal 1784, per la dimostrazione della rotazione della Terra: merito che gli fu riconosciuto con grande plauso dagli scienziati riuniti a Cambridge nel 1912 per il quinto Congresso internazionale dei matematici, i quali poterono ascoltare dalla sua stessa voce l’illustrazione dell’esperimento.

In seguito, il P. Hagen si occupò di un secondo fenomeno, detto “della rotazione apsidale”, connesso con l’oscillazione del pendolo libero. La “spirale ovale”, col ridursi dell’ampiezza delle oscillazioni, «va restringendosi verso il centro», allo stesso tempo va allargandosi nella direzione perpendicolare a quella in cui si restringe. L’effetto era stato notato da molti studiosi e fu il P. Secchi a intuire per primo che esso poteva attribuirsi a “una forza di proiezione” applicata al pendolo in direzione perpendicolare al piano di oscillazione, a causa della rotazione della Terra.

Il P. Hagen interpretò il dilatarsi dell’asse minore della “spirale ovale” in corrispondenza del ridursi dell’asse maggiore, come dovuto alla legge delle aree e sostenne perciò che il fenomeno costituiva una nuova prova della rotazione della Terra, del tutto indipendente da quella data da Foucault, della sostanziale stabilità del piano di oscillazione del pendolo. Ancor più si confermò in questa opinione quando un suo confratello, il P. E. F. Pigot, direttore dell’osservatorio sismico del Riverview College di Sidney, richiesto di ripetere l’esperimento nell’emisfero Sud, verificò che la rotazione apsidale avveniva – com’era da aspettarsi – in senso opposto a quello osservato nell’emisfero Nord.

Così il P. Hagen, prima che la morte, avvenuta il 5 settembre 1930, quando aveva 83 anni, gli togliesse la penna dalla mano infaticabile, poté guardare indietro con soddisfazione a una vita ricca di lavoro e di successi al servizio della scienza e della Chiesa. Soprattutto resterà sempre legata al suo nome la riorganizzazione della Specola Vaticana. In suo onore un cratere lunare porta oggi il suo nome.

06 Il trasferimento a Castel Gandolfo

Dopo la morte del P. Hagen, Pio XI chiamò a succedergli un altro gesuita, il P. Johan Willem Stein, non nuovo alla Specola per esservi stato assistente dello stesso P. Hagen dal 1906 al 1910.

Il primo grande compito, che dovette affrontare il nuovo direttore, fu quello di trovare un nuovo sito per la Specola. Ecco come il P. Stein, nel 1932, ne esponeva le ragioni.

«Per rimanere all’altezza del tempo presente, la Specola abbisognava di due cose: una nuova montatura del telescopio visuale, e un nuovo astrografo di grande potenza, con gli strumenti ausiliari necessari. Ma chi si sarebbe addossato la responsabilità delle spese, vista la condizione sempre più precaria della Specola?E del resto, dove trovare un posto adatto a un nuovo astrografo, essendo già occupate le due torri principali? La soluzione fu data da sua Santità: una soluzione, che dagli astronomi in Italia e all’estero fu accolta con grande plauso. Sua Santità metteva a disposizione la sua Villa Pontificia di Castel Gandolfo a 22 kilometri di distanza da Roma, se la situazione e l’atmosfera fossero risultate adatte a una succursale della Specola. Per assicurarci di questa condizione, durante parecchie notti del novembre e dicembre 1931, abbiamo fotografato nella villa le tracce di stelle e osservato coppie di stelle doppie in altezza e azimut diversi, alfin di saggiare la nitidezza e la tranquillità delle immagini stellari. Il risultato fu pienamente soddisfacente. In alcune notti l’aspetto della Via Lattea era proprio di una bellezza incantevole. A Est l’atmosfera era di solito trasparente fino all’orizzonte. Vero è che assai basso a Sud-Ovest sopra il Mare Tirrenico normalmente si stendeva uno strato di nuvole, mentre molto lontano, all’orizzonte Nord-Est appariva il chiarore della Città Eterna; ma così vicino all’orizzonte non si osserva mai o raramente. Dietro il rapporto delle nostre esperienze, da sua Santità fu decisa, in massima, la fondazione della succursale e l’acquisto di un telescopio fotografico di prima classe. Restava il problema di scegliere il posto più adatto alla nuova Succursale. Al principio sua Santità aveva richiamato la nostra attenzione su un terreno nel vasto giardino della Villa Barberini, annessa a Castel Gandolfo. Però ben presto, cambiato di parere, S.S. manifestava la sua preferenza di veder montato il nuovo cannocchiale sull’alto del terrazzo del Castello, a meno che non ci fossero stati impedimenti di indole tecnica. Infatti quella terrazza, in cui da un’altezza di 430 metri sopra il livello del mare si gode di una vista magnifica, sembrava un posto ideale per l’erezione di una Specola».

Il progetto della nuova Specola fu elaborato dalla celeberrima ditta Carl Zeiss di Jena. Il prof. Paul Guthnik, direttore dell’osservatorio di Berlino a Neubabelsberg, si interessò molto alla nuova impressa e mise la sua ricca esperienza a disposizione del P. Stein. La Specola doveva essere dotata degli strumenti più potenti, se non quanto alla loro mole, almeno quanto alla qualità e all’utilità pratica in modo da non essere inferiore ai migliori osservatori moderni.

I lavori cominciarono nel 1932 e nel 1935 erano in gran parte ultimati. Sotto la cupola maggiore, costruita in legno con diametro di 8,5 metri e poggiante sulla massiccia costruzione rotonda dell’antica scala a chiocciola del palazzo, fu installato il nuovo rifrattore visuale. La Zeiss già prima aveva ideato questo cannocchiale secondo le misure dell’antico rifrattore di Roma; doveva servire per l’osservazione delle nebulose oscure del P. Hagen nella progettata stazione ausiliaria nell’emisfero Sud. Ora non valeva la pena portare a Castel Gandolfo il vecchio strumento, dal momento che si erano resi necessari una nuova montatura e una nuova cupola. Tutt’al più si poteva adoperare il vecchio obiettivo di Merz, ma esso, sottoposto a un attento esame, rivelò tali tensioni da indurre la ditta a proporne l’acquisto di uno nuovo con l’assicurazione che avrebbe ritirato il vecchio, dietro modico compenso.

Così la Zeiss fornì un telescopio completamente nuovo, caratterizzato da montatura equatoriale e obiettivo di 40 cm di apertura e 6 m di lunghezza focale, unitamente a una serie di 9 oculari e vari accessori. Lo strumento fu inoltre dotato di un fotometro di Graff per l’osservazione delle stelle variabili e di un micrometro per la misurazione di stelle doppie. Più tardi si aggiunse un interferometro stellare secondo di Danjon, costruito nell’officina della Specola, adatto per la determinazione delle distanze e delle posizioni delle stelle doppie e per i diametri dei pianeti.

Nella seconda cupola girevole, anch’essa in legno e con diametro di 8 m, costruita sul solido fondamento offerto dall’angolo Nord-Est del palazzo, fu collocato lo strumento principale dell’osservatorio: il doppio astrografo Zeiss. Esso consiste di un rifrattore con obiettivo a quattro lenti di 40 cm di apertura e 240 cm di lunghezza focale e di un telescopio riflettore con specchio parabolico di 60 cm. di diametro con 200 cm di lunghezza focale nel fuoco di Newton, e una lunghezza focale equivalente di 8,2 m al fuoco Cassegrain. Ambedue gli strumenti, insieme a due cercatori e un telescopio di guida, sono rigidamente congiunti l’uno all’altro e montati sullo stesso asse polare.

Per le ricerche astrofisiche l’apparecchio fu provveduto di un grande spettrografo da applicare al riflettore. L’astrografo a quattro lenti permette di ottenere fotografie corrette anche di formato 30x30 cm ed è particolarmente adatto per le osservazioni fotografiche di stelle variabili e per la determinazione fotografica delle posizioni di piccoli pianeti e di comete. Due grandi prismi di flint (del diametro di 61,2 cm) con angoli di rifrazione di 4° e 8°, applicati singolarmente o in coppia all’imboccatura del riflettore permettono l’esame spettroscopico di grandi campi stellari.

Per le diverse misurazioni sulle lastre fotografiche, la Zeiss fornì un grande apparecchio misuratore di coordinate Komess, uno spettrocomparatore di Hartmann e un comparatore ad eclissi, particolarmente utile per la ricerca di stelle variabili e di piccoli pianeti. Per la misura delle magnitudini stellari fotografiche, la ditta Ascania di Berlino fornì un microfotometro che permetteva di fare la misura sia col metodo di Hartmann (soggettivo), sia col metodo termoelettrico (oggettivo); questo strumento fu successivamente potenziato con la dotazione di un tubo fotomoltiplicatore. Per portare l’osservatore nella posizione più comoda di lavoro vicino ai telescopi, fu adottata in ambedue le cupole una tribuna che poteva essere sollevata e abbassata e che poteva anche girare, nuova invenzione della Zeiss.

Gli uffici, la collezione delle mappe, l’archivio, il telescopio meridiano di Starke e il deposito delle batterie per l’alimentazione in corrente continua furono sistemati all’ultimo piano, il quinto, del Palazzo Pontificio. Una grande sala fu destinata alla Centrale dell’ora siderale: un orologio a pendolo Riefler faceva da pilota per altri quattro, due dei quali posti nelle cupole. Il controllo dell’ora veniva fatto mediante un radioricevitore sintonizzato sui segnali orari emessi da Parigi. La biblioteca fu dislocata al quarto piano, mentre la collezione di meteoriti e quella dei minerali trovarono posto in una sala al secondo piano.

07 Il laboratorio astrofisico

Alla decisione di affiancare all’Osservatorio astronomico un laboratorio particolarmente attrezzato per la spettroscopia contribuì anche il fatto della ricca collezione di meteoriti in possesso della Specola. È noto invero che le preziose informazioni che questi oggetti ci danno sulla struttura e l’età dei corpi cui una volta appartenevano, si ottengono soprattutto con ricerche spettrografiche. Queste, infatti, hanno il vantaggio sia di richiedere quantità minime di questo materiale prezioso, sia di rivelare sostanze presenti nel materiale stesso anche in bassissime concentrazioni. Su suggerimento di Stein, Pio XI incaricò P. Alois Gatterer di progettare un laboratorio di astrofisica che egli stesso avrebbe diretto.

Per la realizzazione del laboratorio il Papa fece mettere a disposizione alcuni ambienti al pianterreno del Palazzo Pontificio e nell’estate del 1933 si cominciarono i lavori, che furono in massima parte terminati nell’anno seguente. Il laboratorio fu quindi provvisto di un potente corredo di spettografi che fornivano quanto occorreva per questo complesso campo di ricerca. Si cominciò con uno spettroscopio Zeiss a reticolo con camera fotografica e un grande spettrografo GH della ditta Steinheil di Monaco di Baviera, dotato di tre prismi per lo studio della luce visibile e di due prismi di quarzo per lo studio dell’ultravioletto. Per sfruttare pienamente il potere risolutivo dei grandi prismi, il P. Gatterer fece costruire una camera fotografica apposita, di 160 cm. di distanza focale, che diede ottima prova, tanto che, in seguito, altri istituti ordinarono alla stessa ditta spettrografi così grandi. A poco a poco altri spettrografi si aggiunsero a questo. Così ne furono installati due per l’ultravioletto: uno a due prismi della ditta Halle di Berlino e uno medio di quarzo della Zeiss. Ancora dalla Zeiss fu acquistato uno spettrografo per il visibile e l’infrarosso a tre prismi, usabile anche in auto collimazione in modo da raddoppiare la dispersione, cosa particolarmente utile nell’esame di spettri di elementi che presentano righe molto vicine tra loro. Nel 1957 la magnanimità di Pio XII rese possibile l’acquisto di uno spettrografo a reticolo della Jarrell-Ash di Boston, e la costruzione di un grande spettrografo a tre prismi e mezzo.

Diverse specie di correnti elettriche fornivano alle postazioni di lavoro l’energia elettrica necessaria per eccitare alla luminescenza le sostanze in esame. Per lo studio delle lastre spettrografiche il laboratorio disponeva degli apparecchi più moderni per la misurazione delle lunghezze d’onda e degli annerimenti delle righe spettrali. A tutto questo si aggiunse in seguito un grande fotometro fotoelettrico Zeiss, un comparatore a proiezione per il confronto di spettri registrati su diverse lastre; un ingegnoso stativo universale per sostenere meteoriti da esaminare allo spettroscopio. Tutti questi strumenti furono costruiti, su disegno del P. Gatterer, dal fratello K. Treusch S.J., valente meccanico della Specola.

Il laboratorio fu inoltre dotato di una sofisticata camera oscura per lo sviluppo, l’ingrandimento e la stampa delle tavole degli atlanti spettrali e di un reparto chimico, piccolo ma ben fornito, con propri impianti di gas, vuoto, aria compressa, macchina per l’aria liquida, per la preparazione delle sostanze da esaminare.

Dopo che i lavori di costruzione furono ultimati e la maggior parte degli strumenti collocati e messi in opera, Pio XI inaugurò solennemente la nuova Specola il 29 settembre 1935, in presenza del suo Segretario di Stato, il cardinale Pacelli (il futuro Papa Pio XII), del cardinale Bisleti, di un gran numero di dignitari ecclesiastici e laici e di scienziati. Nel suo discorso il Santo Padre assegnò alla nuova Specola il seguente motto: Deum Creatorem, venite adoremus! (Venite, adoriamo Dio Creatore!). Questo invito, che inciso su marmo bianco risplende sul muro Sud della cupola del doppio astrografo, è stato un continuo incitamento agli astronomi che per anni si sono recati al lavoro notturno, e continua ad essere stimolo per i visitatori che vengono ad ammirare la grandiosa opera di un Papa promotore ed entusiasta delle scienze.

L’attività del laboratorio spettroscopico consisté essenzialmente nella produzione di atlanti spettrali. Furono così compilati gli atlanti degli spettri della scintilla e dell’arco del ferro, originariamente pensati per l’uso quotidiano nel laboratorio, ma si rivelarono subito così utili che, nel 1935, si decise di pubblicarli. Il primo atlante, composto di 13 tavole, conteneva lo spettro di scintilla del ferro per il solo ultravioletto, da 4650 a 2242 Å; il secondo, di 21 tavole con lo spettro d’arco, comprendeva anche il visibile, da 8388 a 2242 Å. Nel 1947 fu fatta una seconda edizione riveduta e aggiornata.

I Padri Gatterer e Junkes, visto il successo e l’accoglienza entusiastica avuti da questi primi atlanti presso gli istituti di spettrografia, decisero di compilare un atlante spettrale di tutti gli elementi chimici che potevano interessare per le future analisi spettrali. Dopo 12 anni di paziente lavoro, quest’opera fu condotta a termine nel 1949. Nei successivi 25 anni furono pubblicati altri atlanti. La morte dell’ultimo degli spettroscopisti, P. Salpeter, nel gennaio 1976, condusse i superiori alla decisione di chiudere il laboratorio.

Al tempo della fondazione del laboratorio non esisteva una rivista che trattasse in modo specifico di spettroscopia.

Per sopperire a questa lacuna il P. Gatterer nel 1939 dette inizio a una rivista internazionale dedicata esclusivamente alla spettroscopia alla quale dette il nome Spectrochimica Acta. Nel 1944, dopo la pubblicazione del secondo volume, la rivista dovette sospendere la pubblicazione a causa della guerra. Cessate le ostilità, la casa editrice, che nel frattempo si era rialzata dalle rovine, pensò di rilanciare la rivista e domandò a P. Gatterer se, per la durata delle sfavorevoli condizioni del dopoguerra, poteva essere pubblicata in Vaticano. Pio XII, sempre sensibile a tutto ciò che potesse favorire la collaborazione scientifica tra le nazioni, non solo diede la sua approvazione a quest’opera di massima importanza per la scienza spettrochimica, ma ne assicurò la continuazione appoggiandola in principio anche finanziariamente.

Quello che sarebbe stato conosciuto come il Volume Vaticano conteneva articoli di ricerca spettroscopica svolti durante gli anni di guerra in Gran Bretagna, Belgio, Francia e Unione Sovietica. Nel 1949, col normalizzarsi della situazione generale, la rivista poté essere affidata alla Pergamon Press.

A partire del 1953, anno della morte del P. Gatterer, suo fondatore, nessun membro della Specola compare più nel comitato di redazione. Verso la metà degli anni ‘60, avendo raggiunto le 2.000 pagine l’anno, la rivista dovette essere divisa in due sezioni, A e B, con la sezione A riservata alla spettroscopia molecolare e la B a quella atomica e analitica: parte, questa, che, almeno a cominciare dal 1980, viene generalmente riconosciuta come la rivista di maggior prestigio nel suo campo.

08 Castel Gandolfo prima della guerra

Con la rifondazione della Specola a Castel Gandolfo Pio XI stabilì anche che la sua gestione fosse affidata alla Compagnia di Gesù, sicché da allora è stato sempre compito del Superiore Generale della Compagnia proporre al Papa la nomina del direttore della Specola e destinarvi un adeguato numero di gesuiti scienziati. Il Padre Generale W. Ledòkowski venne subito incontro alle richieste di collaboratori fattegli dai Padri Stein e Gatterer, destinando alla Specola un certo numero di confratelli. Si raccolse così, a poco a poco, tra il 1933 e il 1940, una comunità internazionale di otto padri e quattro fratelli coadiutori, comunità che ha rappresentato e rappresenta tuttora l’unico esempio di un gruppo di gesuiti dedicati al lavoro scientifico alle dirette dipendenze della S. Sede.

Pio XI assegnò ai suoi figli del cielo, come una volta chiamò scherzosamente i suoi astronomi, un bell’appartamento al secondo piano del Palazzo Pontificio nel lato prospiciente il lago. Cinque Padri assistevano il P. Stein nelle ricerche astronomiche vere e proprie mentre al P. Gatterer, direttore del laboratorio di spettrochimica, fu assegnato un collaboratore esterno in attesa dell’arrivo del P. Junkes.

Dei quattro fratelli coadiutori, due erano meccanici e curavano la manutenzione degli strumenti e la costruzione di nuovi apparecchi: di esso, uno lasciò presto la Specola; l’altro, il Fr. Carlo Treusch, rimase alla Specola fino al 1978: prima di farsi gesuita aveva già acquistato una preziosa esperienza avendo lavorato presso la famosa ditta Carl Zeiss di Jena, specializzata nella costruzione di telescopi. Era quindi nato per la Specola!

Fin dal principio fu un punto d’onore per la nuova Specola continuare i lavori iniziati dai predecessori e condurli a termine il più presto possibile. Il primo fu quello della pubblicazione dell’ottavo volume dell’Atlante delle stelle variabili che P. Hagen aveva lasciato incompiuto. Le carte non furono più disegnate come prima, ma eseguite nel laboratorio della Specola mediante un processo fotografico: nella loro specie, sono le prime carte fotografiche che presentano l’aspetto del cielo così come appare all’occhio in realtà. Con questo volume IX, nel 1941, fu portato a termine il grande Atlante delle stelle variabili.

Un secondo compito da condurre a termine era la continuazione delle fotografie per la Carta Fotografica del Cielo e la pubblicazione delle carte relative. Il P. Lais aveva già eseguite 277 delle 540 lastre necessarie ma, alla morte del P. Hagen, erano state stampate solo 107 carte. Del resto in situazioni simili si trovavano anche gli altri Osservatori che partecipavano a questa impresa internazionale. D’altra parte, negli ultimi anni della sua vita, il P. Hagen era stato troppo occupato nelle proprie ricerche e nella più importante compilazione del Catalogo astrografico, di modo che la riproduzione delle lastre del P. Lais non aveva fatto che minimi progressi, né dopo la sua morte furono eseguite nuove fotografie per mancanza di un osservatore esperto. Finiti i lavori principali connessi col nuovo assetto della Specola e dopo aver avuto collaboratori sufficienti per la parte astronomica, il P. Stein dedicò se stesso al compito di completare la Carte du Ciel.

Nel frattempo, non si trascurò di continuare a fotografare il cielo con l’astrografo, che si trovava ancora in Vaticano, per portare a termine il numero delle lastre necessarie a completare la zona vaticana della Carta del Cielo. Ma ben presto ci si rese conto che anche questo strumento doveva essere trasportato a Castel Gandolfo senza ulteriori indugi. Pio XI approvò la proposta e nel 1938, durante l’ultima passeggiata, prima di tornare a Roma dalla sua residenza estiva a Castel Gandolfo, fece un sopralluogo nel giardino della Villa Barberini, dove si pensava di erigere la nuova torre. Soltanto nel 1942, sotto il successore Pio XII, nonostante la guerra già iniziata, si poté condurre a termine il trasferimento. In quest’occasione il vecchio rifrattore e la cupola che avevano servito per 50 anni ebbero un accurato restauro. Un’epigrafe latina incisa sul pilastro Nord del telescopio ricorda la nuova sistemazione avvenuta a 50 anni dalla rifondazione della Specola.

09 La Specola e la II guerra mondiale

Nei primi anni della guerra il lavoro della Specola (che faceva parte del neutrale Stato della Città del Vaticano) non fu molto disturbato. Ma tutto cambiò dopo lo sbarco degli alleati ad Anzio il 22 gennaio 1944: ora la guerra era a portata di vista degli astronomi. Le popolazioni di Albano e di Castel Gandolfo furono obbligate a lasciare le loro case e si rifugiarono, in grandissima parte, nelle Ville Pontificie o nel Palazzo Apostolico, sperando che i belligeranti ne avrebbero rispettato l’extraterritorialità, ben segnalata agli aerei con i colori del Papa. Nel Palazzo trovarono asilo, per più di quattro mesi, circa 2.000 persone, 127 delle quali occupavano 10 vani del Laboratorio astrofisico, tutti ingombri di strumenti smontati, di bagagli e suppellettili di ogni genere che gli sfollati avevano portato con sé. Anche i locali a pian terreno della torre dell’astrografo Carte du Ciel, inaugurata da meno di due anni nei giardini di Villa Barberini, furono occupati da una famiglia di Albano.

La situazione si presentò fin dall’inizio difficile e pericolosa per l’intensificarsi dei bombardamenti aerei contro le postazioni tedesche, il cui comando si era sistemato in alcuni villini prospicienti il lago di Castel Gandolfo, a brevissima distanza dalla residenza estiva del Collegio di Propaganda Fide, compresa nella zona extraterritoriale di Villa Barberini.

Il 24 gennaio, pur essendo il Palazzo Pontificio già tutto pieno, la Specola ospitò per alcuni giorni 84 gesuiti che avevano dovuto improvvisamente evacuare la casa del noviziato di Galloro, nel vicino comune di Ariccia.

Nel diario in stile telegrafico di P. Stein si legge:

«28 gennaio: il P. Superiore esorta i castellani a presentarsi volontariamente (per evitare il peggio), essendo requisiti 40 uomini per lavorare per i tedeschi. Egli accompagna la squadra e partecipa al lavoro. Lo stesso accade il giorno seguente con un manipolo di una quindicina di uomini. Nato bambino nel palazzo: “Eugenio”.

1 febbr., bombardamento Albano: morte una quindicina di Suore di clausura, 3 Carissimi, 1 Giuseppino, qualche laico. I nostri padri e fratelli in aiuto.

2 febbr., 14 bombe di grosso calibro cadute nella Villa Barberini (una non esplosa).

10 febbr., bombardamento della Villa Propaganda Fide. Molti (più o meno 500) morti e feriti... P. Pignatelli, Treusch e Timmers alla Villa per aiutare a disseppellire le vittime. P. Pignatelli tutta la notte. Rotto l’acquedotto, manca l’acqua.

12 febbr., il P. Provinciale consente di lasciare passare le suore per il nostro corridoio. Clausura limitata alle nostre stanze giù.

Nella notte 13-14 febbr., una pallottola di mitragliatrice ha colpito la cupola fotografica, ha fatto un buco, poi colpito un travicello, e caduta poi sul pavimento inesplosa.

18 febbr. sera. Spezzoni caduti dietro la chiesa di C.G. [Castel Gandolfo]. Morto il borgomastro. Rotti i vetri della Chiesa e i vetri del Palazzo dalla parte del lago, già tre buchi nella cupola fotografica. P. Pignatelli con 4 fratelli e il somaro conducono a piedi le 5 vacche da Galloro a Roma (al Gesù)».

Tra il 16 e il 21 febbraio, data la crescente situazione di pericolo, la comunità, col consenso del S. Padre, si trasferì a Roma, nella Curia Generalizia. A condividere la sorte dei rifugiati e alleviarne i disagi restarono solo il P. Zirwes e il Fr. Treusch.

Citando ancora dal diario:

«21 febbr., ...Strumenti spediti al Vaticano, sotto la biblioteca.

30 maggio: arriva il P. Zirwes in Curia. Rimasto solo il fr. Treusch in C.G.».

Tra gli aiuti dati da Fr. Treusch ai rifugiati ci fu anche quello di tenere occupati gli uomini, impiegandoli alla costruzione di una cisterna per ovviare alla cronica mancanza di acqua, e allo scavo di un rifugio sotterraneo per ripararsi dai bombardamenti.

Questa difficile situazione si protrasse fino ai primi di giugno del 1944 quando, con l’arrivo delle truppe alleate, il fronte di guerra si spostò a Nord di Roma. Allora tutti gli sfollati ritornarono alle loro case, in gran parte danneggiate o distrutte, e anche la comunità dei gesuiti, il 21 dello stesso mese, poté far ritorno alla Specola.

Al primo febbraio del 1947 il P. Stein nota ancora nel suo diario: «Comunica Monsignor Montini: l’attrezzatura industriale e i depositi della Ditta Zeiss trasferiti in Russia in conto riparazioni». Andarono così perduti, a causa della guerra, il primo obiettivo del telescopio visuale che era stato rimandato alla Zeiss di Jena per le correzioni e il primo spettrografo G80 progettato dal P. Gatterer.

10 Dopo la guerra

Terminata la guerra, l’astrografo riprese il suo lavoro: il P. Junkes prima e poi il P. De Kort, sfruttando ogni notte favorevole, riuscirono verso la metà del 1953 a completare il numero delle lastre ancora mancanti per completare la Carte du Ciel; quindi, il fratello Mattieu Timmers prima e, dopo l’immatura morte di questi, il Fratello Aloysio Puhl, sotto la guida del P. Peter Albert Zirwes, entro il 1955 completarono l’ingrandimento e la produzione delle copie fotostatiche. Così, dopo 55 anni dacché il lavoro aveva avuto inizio, veniva portata a termine la parte più laboriosa del compito che nel lontano 1889 il Comitato Permanente per la Carta del Cielo aveva assegnato alla Specola Vaticana. Quella del Catalogo era stata conclusa nel 1928. Tutte le stelle, fino alla 14a grandezza, di 10 zone di cielo comprese tra i paralleli celesti +55° e +64° erano state riprodotte su 540 tavole formato 26x26 cm: messe in fila formerebbero un nastro lungo 140 metri! Di tutta l’opera furono stampate un centinaio di copie e circa 90 furono inviate in omaggio ai principali Osservatori. L’annuncio ufficiale che il Vaticano aveva portato a termine il suo lavoro fu dato nell’Assemblea Generale dell’UAI tenutasi a Mosca nel 1958.

Oltre ai lavori sopra esposti, che potremmo chiamare tradizionali per quell’epoca, la Specola, data la qualità delle sue nuove attrezzature, a imitazione di molti altri osservatori, si propose ancora una meta particolare: la ricerca sulla struttura del nostro sistema stellare, conoscere cioè come sono distribuite le stelle nella Via Lattea.

Per esaminare le stelle che compongono la Via Lattea se ne sceglie un certo numero in alcune regioni campione: lo studio delle variabili, in particolare di quelle di tipo cefeidi e RR Lyrae, permette di conoscere le distanze delle regioni scelte e quindi le dimensioni della Galassia. Lo studio degli spettri delle stelle ci dà informazioni riguardanti composizione, temperatura, pressione delle loro atmosfere, i campi magnetici esistenti in esse, il tipo di moto da cui sono animate e quindi la rotazione della Galassia. L’assorbimento e la polarizzazione della luce degli oggetti osservati ci informano sull’esistenza e sul tipo di materia presente nello spazio interstellare e sui campi magnetici che lo pervadono; l’analisi delle variabili a eclisse ci dà modo di conoscere la massa delle stelle componenti; la fotometria nei vari colori ci informa sulla eventuale variabilità delle stelle, le sue cause, ecc.

Per compiere questo lavoro in un tempo non troppo lungo, si iniziò la classificazione spettrale delle stelle in una serie di quindici regioni vicine all’equatore galattico. L’eccellente qualità dello spettrografo munito di prisma obiettivo con angolo rifrangente di 4° permetteva di ottenere, con pose di circa quattro ore, spettri classificabili di stelle fino alla quattordicesima magnitudine, limite probabilmente mai raggiunto altrove con un rifrattore.

Le ricerche di spettroscopia stellare furono iniziate con successo prima della guerra dal Dott. Hermann Bruck e dal giovane gesuita ungherese P. Màtyas Tibor. Più tardi il P. Junkes, subentrato nel 1940, quando il P. Tibor dovette lasciare la Specola per ragioni di salute, ottenne una serie di spettri di stelle di riferimento di altissima qualità applicando al riflettore un prisma obiettivo.

Queste prime ricerche rivelarono però anche i limiti del doppio astrografo Zeiss per quanto riguardava la ripresa degli spettri stellari: da una parte, la correzione acromatica del rifrattore fatta in funzione della banda fotografia limitava l’ampiezza di banda utile per gli studi spettroscopici; dall’altra, l’applicazione contemporanea dei due prismi non dava buoni risultati nelle lunghe esposizioni a causa della flessione dello strumento prodotta dall’eccessivo peso dei prismi: motivi questi che, pochi anni più tardi, giustificheranno l’acquisto di un telescopio Schmidt.

Subito dopo la guerra arrivò alla Specola degli Stati Uniti il P. Walter Miller. Questi, applicatosi soprattutto alla ricerca delle stelle variabili deboli nelle aree scelte della Via Lattea, in nove anni di permanenza alla Specola, accumulò più di 3.500 lastre fotografiche, quasi tutte prese direttamente da lui stesso, il resto provenienti da altri osservatori. Da tale prezioso patrimonio egli poté classificare circa 500 nuove variabili, presto conosciute col nome di Variabili Vaticane, attirando sulla Specola l’attenzione di un buon numero di specialisti particolarmente interessati allo studio della struttura della Via Lattea. Negli stessi anni De Kort si occupò in modo speciale delle variabili del tipo RR Lyrae e ad eclissi: campo quest’ultimo che fu particolare oggetto di studio del nuovo direttore, P. Daniel O’Connell S.J., succeduto a P. Stein nel 1952.

11 Il raggio verde

Dal 1954 al 1957, il P. O’Connel svolse, in collaborazione col Fr. Karl Treusch, un’interessante ricerca sul fenomeno del cosiddetto raggio verde, per il quale, in condizioni di atmosfera particolarmente pura e tranquilla, l’ultimo segmento di Sole al tramonto, o il primo al sorgere, appare di colore verde. Per molto tempo l’opinione degli scienziati era stata divisa tra quelli che sostenevano si trattasse di un fenomeno soggettivo e cioè di un’illusione ottica, e altri che lo ritenevano un fatto oggettivo. Esami spettroscopici e fotografie a colori del fenomeno avevano dimostrato finalmente l’obiettività del fenomeno ma nessuno ancora si era occupato di pubblicare fotografie a colori del fenomeno stesso; fu appunto questo il compito che si propose il P. O’ Connell. Come riferisce egli stesso, l’occasione per la ricerca gli fu offerta dal fatto che, dopo aver tentato per diversi anni e nei posti più vari, di osservare il raggio verde, riuscì a vederlo per la prima volta, e molto chiaramente, sul Mar Tirreno dalla finestra del suo ufficio a Castel Gandolfo. Concepì così l’idea di ottenere fotografie a colori del fenomeno servendosi dei telescopi della Specola, in modo da confermare, se non altro, l’obiettività.

Il meccanico della Specola, Fr. Treusch, divenuto ormai anche esperto fotografo al telescopio, fu all’inizio piuttosto scettico, perché si rendeva conto delle grandi difficoltà dell’impresa: il fenomeno infatti, oltre a non essere facilmente prevedibile, ha una durata brevissima ed è perciò molto difficile da fotografare. Ma dopo le prime prove, il Fr. Tresch si dedicò con entusiasmo a tale lavoro, tanto che, come ci dice lo stesso P. O’Connell, il suo successo fu dovuto principalmente alla capacità e alla pazienza del bravo assistente.

I risultati di questa ricerca furono raccolti dall’autore in un bel volume di circa 200 pagine, dal titolo: The Green Flash and other Low Sun Phenomena. Esso contiene una raccolta scelta delle centinaia di fotografie a colori del raggio verde e del Sole all’alba e al tramonto e rappresenta la prima pubblicazione del genere. Dato il fascino poetico che il raggio verde esercita sul grande pubblico, tra le ricerche della Specola questa è senz’altro quella che, ancora a distanza di anni, ottiene la maggior divulgazione.

12 Il telescopio Schmidt

Un nuovo tipo di telescopio chiamato Schmidt, inventato negli ultimi anni prima della Seconda guerra mondiale, produsse una vera rivoluzione nel campo delle ricerche sulla Via Lattea. Nel 1949 il P. Stein propose al Santo Padre l’acquisto di un telescopio di questo tipo e Pio XII, con grande comprensione e con munificenza eguale a quella del predecessore, non esitò a dare il suo assenso. Così verso la fine dello stesso anno lo strumento venne ordinato alla ditta Hargreaves e Thomson di Londra. Cinque anni dopo, nei giardini della Villa Barberini, ebbero inizio i lavori per la costruzione dell’edificio. Questo sorse accanto e in collegamento con l’osservatorio già costruito circa dieci anni prima per l’astrografo Carte du Ciel. Il telescopio fu consegnato nel 1957; pochi giorni prima della sua partenza da Castel Gandolfo il Santo Padre con un gesto di grande gentilezza visitò e benedisse la nuova costruzione e il telescopio. Si trattò di una cerimonia rigorosamente privata alla quale parteciparono solo i Padri e i Fratelli della Specola.

Fu necessario ancora qualche anno perché fosse installato e messo a punto, sicché solo nel 1962 fu pronto per dare inizio ai programmi di osservazione.

Lo strumento, costituito da un tubo lungo 5 m, ha al fondo lo specchio sferico di 98 cm di diametro; la lastra correttrice di 65 cm, che ne determina l’apertura, è montata al centro di curvatura dello specchio in prossimità dell’imboccatura; la lunghezza focale è di 2,40 m. Al fuoco del sistema, che cade a circa metà del tubo, viene posta la lastra fotografica di 20x20 cm; il campo utile fotografato è di circa 5°x5° – il che significa che un lato della lastra copre un arco di cielo ampio circa 10 volte il diametro apparente della Luna piena – campo più di sei volte maggiore di quello dell’astrografo Carte du Ciel.

Essendo il nuovo strumento destinato principalmente allo studio spettroscopico delle stelle, è possibile applicare alla sua imboccatura una combinazione di tre prismi tra i più potenti del mondo: due della Zeiss, con angolo di rifrazione rispettivamente di 4° e 8°, già in possesso della Specola perché forniti a suo tempo per il doppio astrografo Zeiss, più un terzo, di 2,5° e 65 cm di diametro, acquistato dalla stessa ditta costruttrice del telescopio.

Due telescopi di guida a riflessione, costruiti su disegno originale del P. Junkes S.J., furono progettati in modo speciale per consentire di osservare direttamente la zona fotografata dallo Schmidt munito di prisma. Nel 1966 fu aggiunto un terzo telescopio di guida, rifrattore, costruito alla Specola su progetto del P. Treanor S.J. Esso era più adatto dei precedenti a guidare il telescopio quando questo veniva usato senza prismi, per lunghe esposizioni o per studiare oggetti non lontani dallo zenit.

Il telescopio Schmidt è stato usato per una ventina di anni per studi sull’evoluzione di ammassi stellari attraverso esami di spettri di stelle e misure polarimetriche.

13 Astronauti e computer alla Specola

L’astronauta americano Frank Borman, capo della missione Apollo 8, fece nel dicembre del 1968, insieme a Lovell e Anders, il primo percorso Terra-Luna, inanellando dieci orbite attorno al nostro satellite. Venuto a Roma nel febbraio del 1969, dopo l’udienza del Papa e due conferenze solenni date in Vaticano, volle visitare con la famiglia anche la Specola.

Tra le visite che Paolo VI fece alla Specola, merita di essere ricordata quella della notte del 20 luglio 1969, in occasione del primo sbarco dell’uomo sulla Luna. Accompagnato dal P. O’Connell, il Papa volle seguire dai locali dello Schmidt il grande avvenimento trasmesso per televisione e, dopo aver osservato la Luna al telescopio, si rivolse agli astronauti con le parole:

«Qui, parla a voi astronauti, dal suo Osservatorio di Castel Gandolfo, il Papa Paolo VI.

Onore, saluti e benedizioni a voi, conquistatori della Luna, pallida luce delle nostre notti e dei nostri sogni!

Portate ad essa, con la vostra presenza viva, la voce dello spirito, inno a Dio, nostro Creatore e nostro Padre.

Siamo vicini a voi, con i nostri auguri di bene e con le nostre preghiere. Paolo VI, unito a tutta la Chiesa cattolica, vi saluta».

Nel frattempo, la ricerca astronomica continuava a Castel Gandolfo. L’interpretazione e l’analisi dei dati astronomici comportano quasi sempre calcoli lunghi e complessi, tanto da esigere, in generale, un tempo molto più lungo di quello richiesto per l’osservazione al telescopio.

Per questo, verso gli inizi degli anni ‘60, gli astronomi della Specola, sull’esempio dei colleghi di altri istituti, cominciarono a servirsi di calcolatori elettronici. Il primo ad occuparsi di questo nuovo settore fu il P. Florent Bertiau. Preparando lui stesso i programmi, cominciò ad usare il calcolatore IBM 1620 dell’Università di Roma, grazie alla collaborazione del prof. M. Cimino, direttore dell’Osservatorio romano di Monte Mario, il quale mise generosamente a disposizione della Specola parte del suo tempo di uso del calcolatore stesso. Nel 1963, per una più agevole preparazione dei programmi destinati a questo calcolatore, fu acquistata una macchina perforatrice di schede IBM 026. A questa ne fu aggiunta più tardi una seconda che venne collocata nell’edificio dello Schmidt.

A partire dal 1965 la Specola si rese indipendente installando, nei locali a piano terra del telescopio Schmidt, il suo proprio Centro di Calcolo, che Paolo VI inaugurò il 7 agosto. Il complesso di macchine IBM comprendeva: l’unità centrale 1620 per l’elaborazione dei dati, un lettore-perforatore di schede 1622, un’unità di memoria attiva 1623, un disco per immagazzinare i dati 1311, una stampante 047, due perforatrici di schede 026, una selezionatrice di schede 080, e dischi a memoria passiva.

Nel 1971 ci fu un ulteriore miglioramento del Centro di Calcolo grazie all’aggiunta di un terminale telescrivente collegato, via telefono, ad un potente computer Honeywell Mark I installato a Milano e in seguito collegato via satellite con uno ancora più potente (Mark II) situato a Cleveland, Ohio. Un tracciatore di grafici Calcomp 210/563, controllato da questo computer, dette nuove possibilità al Centro di calcolo per la preparazione di grafici complessi, richiesti sia dall’osservatorio, sia dal laboratorio astrofisico. Questo calcolatore fu utilizzato anche per ricerche sull’inquinamento luminoso sul territorio italiano.

Le notevoli capacità offerte dal nuovo strumento fecero sì che il vecchio IBM 1620 venisse utilizzato sempre meno fino a che, nel 1978, grazie ai rapidissimi progressi della tecnica, l’acquisto, del nuovo IBM 5100 con unità di controllo Calcomp, permise di sostituire sia l’IBM 1620, sia il collegamento con il Mark I di Milano.

Nel 1983, la Specola, come tutti gli altri dipartimenti dello Stato della Città del Vaticano, fu collegata, tramite apposito terminale, ad una wotk-station Honeywell installato nel Centro Elaborazione Dati del Governatorato. Allo stesso tempo gli astronomi della Specola, che avevano iniziato a lavorare in Arizona, cominciarono a servirsi sempre più dei calcolatori disponibili nella nuova sede a Tucson, sicché quelli di Castel Gandolfo vennero sostituiti nel 1984 da un calcolatore particolarmente adatto per i programmi scientifici che vi si svolgevano. Nel 1990 il Consorzio ICRA (International Center for Relativistic Astrophysics), di cui la Specola è membro, mise a disposizione della sede di Castel Gandolfo una serie di workstation sempre più potenti.

Oggi le necessità della Specola vengono soddisfatte da computer sempre più potenti che sono sempre più numerosi e collegati all’Ufficio Internet della Santa Sede. La potenza di questi calcolatori è tale che, per loro mezzo, un lavoro come quello del Catalogo astrografico, che richiese vari anni per essere portato a termine, potrebbe oggi essere completato in pochi giorni.

14 Passaggio ad Ovest

Negli anni ‘70 fu chiaro che le luci che avevano fatto traslocare la Specola da Roma a Castel Gandolfo stavano ora invadendo anche Castel Gandolfo. Per cercare un nuovo sito adatto ai programmi di ricerca della Specola, P. Treanor, assieme a Bertiau e a De Grave, cominciò a studiare l’oscurità dei cieli italiani (per fare ciò progettò uno speciale fotometro portatile). Come parte di questa ricerca, che interessava anche alla Società Astronomica Italiana, fece da segretario della Commissione della Società Astronomica Internazionale che si riunì a Grenoble nel 1976 e che si occupava di queste ricerche. Fu durante questa assemblea che il direttore della Specola P. Patrick Treanor presentò l’invito ufficiale a celebrare il centenario della morte di P. Secchi con un colloquio della IAU da tenersi in Vaticano. Egli organizzò il colloquio, ma sfortunatamente non vi potè partecipare a causa della sua morte improvvisa il 18 febbraio 1978.

Subito dopo la morte del P. Treanor furono prese in esame diverse possibilità per lo sviluppo della Specola: l’idea di trasportare il telescopio Schmidt in Sardegna fu esclusa perché, pur offrendo essa le migliori condizioni di cielo in Italia, tuttavia queste non sembravano essere tali da giustificare la spesa e le fatiche del trasferimento di un telescopio come lo Schmidt. Vennero quindi esaminate altre possibilità: accettare l’invito di trasferire lo Schmidt nelle Canarie dove era in costruzione un osservatorio internazionale; fare della Specola un membro dell’Osservatorio Europeo Australe (ESO), organismo di Paesi europei con una stazione osservativa a La Silla, sulle Ande del Cile, dove pure lavoravano, per periodi più o meno lunghi, astronomi della Specola; accogliere l’invito di stabilire una succursale a Tucson, Arizona, con la possibilità di utilizzare i grandi telescopi ivi collocati e di collaborare con altri istituti di ricerca che fanno di Tucson uno dei centri astronomici più importanti del mondo.

La nomina del P. George Coyne alla direzione della Specola contribuì in modo determinante alla scelta di quest’ultima soluzione. Membro della comunità della Specola fin dal 1969, il P. Coyne, avendo per alcuni anni svolto ricerche e coperto incarichi di responsabilità e di insegnamento a Tucson, presso alcuni Istituti Astronomici dell’Università dell’Arizona, aveva stretto da tempo ottimi rapporti con gli astronomi di quella Università, tanto da trovarsi ad essere, proprio al momento della sua successione al P. Treanor, direttore del Catalina Observatory e Direttore facente funzioni dello Steward Observatory, entrambi istituti dell’Università dell’Arizona.

Analogamente altri astronomi della Specola avevano avuto occasioni di svolgere ricerche in collaborazione con gli istituti astronomici di Tucson. Da qualche tempo quindi, almeno tra i membri più giovani della comunità della Specola Vaticana, si auspicava che il lavoro di ricerca non si svolgesse tutto e solo nell’ambito della Specola; ma che questa si aprisse a un rapporto di collaborazione stabile con qualche importante istituto universitario in grado di offrire ai nostri astronomi spazio e strumenti di primo ordine. Fu così che il nuovo direttore, trovandosi già inserito in uno dei più prestigiosi istituti astronomici, ritenne opportuno soprassedere per il momento al progetto di trasferire lo Schmidt in Sardegna e tentare, invece, di stabilire un rapporto di stretta collaborazione tra la Specola e lo Steward Observatory dell’Università di Arizona e Tucson.

L’esperimento ebbe inizio nel 1980: tra la Specola Vaticana e l’Università dell’Arizona fu stipulata una convenzione per la quale, dietro pagamento di un canone annuo, agli astronomi della Specola a Tucson (ora noti come il Vatican Observatory Research Group – VORG) veniva garantito sia l’uso degli uffici e delle attrezzature, sia l’accesso ai telescopi dello Steward Observatory. Questa scelta dava inoltre agli astronomi vaticani la possibilità di accedere ai molti e grandi telescopi che altri istituti, come il National Optical Astronomy Observatories, la Smithsonian Institution, gli University of Arizona Observatories, hanno concentrato sulle montagne al limite del deserto intorno a Tucson proprio per le eccezionali qualità che il clima e l’atmosfera di questa regione offrono all’osservazione del cielo.

Il segno più chiaro e tangibile dell’efficacia della collaborazione stabilitasi tra la Specola e l’Università di Arizona, che da sola dà la migliore conferma della bontà della scelta fatta a suo tempo di preferire l’Arizona ad altri siti, è senza dubbio il nuovo Osservatorio Vaticano, detto VATT (Vatican Advanced Technology Telescope) dal nome del suo nuovo telescopio a tecnologia avanzata, situato sull’Emerald Peak, a 3.200 metri di altitudine nella catena Monte Graham, a circa 160 km a Nord Est di Tucson.

Questo progetto, certamente non previsto al momento della stipula della convenzione, ha potuto realizzarsi solo perché l’Osservatorio Steward con cui la Specola ha scelto di collaborare, già famoso per l’alto livello delle ricerche e per il valore dei suoi strumenti, a quell’epoca, aveva acquistato fama anche in campo tecnologico grazie all’invenzione di un nuovo metodo per la costruzione dei grandi specchi ottici per telescopi.

Tutto questo sviluppo era avvenuto in relazione al fatto che l’Università di Arizona, insieme alla Smithsonian Institution, fin dai primi anni ‘80, si era fatta promotrice della realizzazione di un complesso internazionale di osservatori dotati di telescopi di nuova tecnologia. Poiché i siti astronomici intorno a Tucson erano già ampiamente occupati, le due istituzioni resero pubblica una loro proposta di attuare tale progetto sul Monte Graham, nel luogo sopra indicato. Oggi questo progetto, noto come Mount Graham International Observatory (MGIO), è diventato realtà, nonostante i non piccoli imprevisti ostacoli che si sono dovuti superare per realizzarlo.

È noto che per poter scandagliare il cielo sempre più in profondità, per osservare cioè oggetti celesti sempre più deboli e lontani nello spazio, e quindi anche nel tempo, è necessario raccogliere di quegli oggetti quantità di luce sempre più grandi: il che si ottiene aumentando il più possibile la superficie – e quindi il diametro – dello specchio che nel telescopio è destinato a raccogliere la luce e a formare l’immagine dell’oggetto da osservare.

D’altra parte la vecchia tecnologia di costruzione degli specchi, con l’aumentare del diametro di questi oltre un certo limite, presenta difficoltà, sia tecniche sia economiche, che crescono vertiginosamente con le dimensioni dello specchio al punto da diventare presto proibitive: ciò spiega perché, dopo la costruzioni negli anni ’40 del grande specchio di 5 metri di Monte Palomar in California e di quello russo di 6 metri, per molti anni, non sono stati più costruiti specchi di tali dimensioni.

Ora però, nuove tecniche, differenti tra loro, sono in competizione per la costruzione di specchi fino a più di 10 metri di diametro: si è così entrati nell’era dei cosiddetti telescopi a tecnologia avanzata.

Come dicevamo più sopra, lo Steward Observatory è all’avanguardia in questo campo avendo adottato una particolare tecnica di costruzione degli specchi che utilizza un forno rotante. Ideata dal prof. Roger Angel e dal suo gruppo, essa riduce enormemente i tempi di costruzione perché il vetro, dopo essere stato fuso a 1.200° C, al centro di un forno girevole, viene raffreddato facendo ruotare il forno. A causa dell’azione combinata della gravità e della forza centrifuga, la superficie libera del vetro liquido prende la forma concava di un paraboloide. Per controllare nei minimi particolari la formazione dello specchio e la sua solidificazione, un computer regola le velocità della rotazione del forno. Il risultato finale è un disco di vetro rigido ma relativamente leggero, perché strutturato posteriormente a nido d’ape; essendo già concavo, non ha bisogno di essere scavato, ma solo rifinito e lucidato in modo da avvicinare il più possibile la curvatura della superficie a quella del paraboloide ideale. Tutto ciò consente un notevole risparmio di vetro e di tempo per la levigatura. Per rendersi conto dei vantaggi è sufficiente ricordare che lo specchio di 5 metri di Monte Palomar, iniziato nel 1935, richiese quasi venti tonnellate di pyrex, 25 giorni per la fusione, un anno per il raffreddamento e 12 anni per rimuovere circa 5 tonnellate di vetro per ottenere la superficie parabolica desiderata.

Il primo specchio di prova, del diametro di 1,83 m, costruito con questa nuova tecnica, fu realizzato nel marzo del 1985: richiese quattro ore per fondersi e quattro per solidificarsi in rotazione. Anche la levigatura della superficie venne fatta per la prima volta con un metodo del tutto nuovo, detto dello stressed-lap: ideato anch’esso a Tucson, permette di raggiungere una curvatura eccezionalmente precisa per specchi a corta lunghezza focale. Questo lavoro, durato circa tre anni proprio a causa della novità del metodo, fu portato a termine nel novembre del 1991. L’ultima fase consisté nel depositare sulla superficie così lavorata lo strato riflettente di alluminio.

Il Laboratorio degli Specchi dell’Università di Arizona fu più che soddisfatto dell’esito di questo primo saggio, fu ben lieto di offrirlo alla Specola perché ne facesse un telescopio, il cui uso sarebbe stato riservato alla Specola e allo Steward in proporzione al valore del rispettivo contributo, 75% al Vaticano e 25% all’Università.

Gli astronomi vaticani non potevano ricevere offerta più gradita: altro è infatti avere accesso ai telescopi di altri istituti, con la grossa limitazione di doversi mettere in lista di attesa per ottenere poi solo una parte delle ore di osservazione richieste, altro è avere un telescopio a propria disposizione con la possibilità di svolgere programmi di studio a lunga scadenza, come solo pochi gruppi di ricerca possono permettersi.

La Santa Sede non prevedeva nel suo bilancio il finanziamento di un simile progetto, ma incoraggiò il direttore della Specola ad accettare l’offerta se riteneva di poter trovare presso amici e benefattori il denaro necessario.

I buoni risultati di una prima campagna di raccolta di fondi negli Stati Uniti, iniziata nel 1987, permisero d’istituire la Vatican Observatory Foundation, ente autonomo legalmente riconosciuto nello Stato di Arizona, avente lo scopo di assicurare i mezzi necessari per la costruzione del telescopio e dell’osservatorio, per il suo esercizio e per fornire borse di studio a giovani ricercatori di Paesi in via di sviluppo desiderosi di collaborare con i nostri astronomi.

Con una seconda campagna nel 1989 si raggiunse la somma complessiva di 3,5 milioni di dollari, allora ritenuta sufficiente per avviare il progetto. Ad eccezione dello specchio, che appartiene all’Osservatorio Steward, il nuovo osservatorio è proprietà di detta Fondazione. Trattandosi del primo telescopio con la nuova tecnologia e poiché il partner principale era il Vaticano, esso fu chiamato Vatican Advanced Technology Telescope (VATT).

Donatori e i sostenitori di questa impresa formano la Vatican Observatory Guild. L’onore di dare il nome rispettivamente al telescopio e all’edificio annesso toccò a due donatori distintisi per le offerte più generose: i sigg. Fred A. Lennon, che volle cedere il titolo a sua moglie Alice, e Thomas J. Bannan.

Davanti alla generosità con la quale alcuni cattolici degli Stati Uniti hanno voluto contribuire a dare nuovo impulso alla Specola Vaticana, risuonano oggi come profetiche le parole pronunciate scherzosamente, circa un secolo fa, da Pio X quando, attraversando il ponte di ferro in Vaticano, commentò: Ah, questi americani, questi americani!

Giovanni Paolo II in più di un’occasione ha manifestato interesse per la nuova impresa e gratitudine per i suoi sostenitori americani. Nel settembre del 1987, trovandosi in visita a Phoenix, non dimenticò i suoi astronomi residenti nella vicina Tucson: ricevette infatti una delegazione di scienziati del Vaticano e dell’Università di Arizona, i quali, guidati dal P. Coyne, gli illustrarono il progetto del nuovo telescopio. Così pure, nel giugno del 1989, il Papa volle ricevere in speciale udienza i membri della Vatican Observatory Guild.

15 Il Vatt e le sue caratteristiche

Il VATT, inaugurato con solenni celebrazioni nei giorni 17-19 settembre 1993, è costituito di due parti: il telescopio Alice P. Lennon e il complesso astrofisico Thomas J. Bannan. L’edificio comprende la sala controllo, le stanze dei computer, uffici e un appartamento con quattro camere da letto per il soggiorno degli astronomi. Per evitare anche il minimo influsso negativo che ogni sorgente di vibrazioni o di calore, compreso quello prodotto dal corpo umano, potrebbe avere sulla qualità delle immagini del telescopio, questo è isolato sia meccanicamente sia termicamente dal resto dell’edificio.

Dal punto di vista ottico lo specchio, avendo una distanza focale uguale al diametro, che è di 1,83 m ha un rapporto di apertura che, almeno per specchi così grandi, è del tutto eccezionale se non unico. Per questa ragione il telescopio ha una forma molto compatta, quasi cubica: il che ha permesso un notevole risparmio economico nella costruzione sia del telescopio stesso, sia dell’edificio e della cupola che risultano relativamente bassi.

La cupola in alluminio, costruita dalla Ash, ha un diametro di 7 metri e una finestra larga 2,5 metri: ampiezza straordinaria in rapporto alle modeste dimensioni della cupola. In questo modo vengono ridotti al minimo i disturbi causati dal vento, le differenze di temperatura e quindi la turbolenza dell’aria in tutto l’ambiente occupato dallo strumento: il che contribuisce non poco a migliorare la qualità delle immagini.

Lo specchio primario è in vetro borosilicato (pyrex), con struttura posteriore a nido d’ape che, oltre a renderlo allo stesso tempo rigido e leggero, assicura un rapido e uniforme adattamento alla temperatura dell’ambiente. Sotto lo specchio, infatti, proprio per evitare differenze di temperatura che potrebbero causare deformazioni della superficie, viene fatta circolare aria a temperatura ambiente.

Le immagini fornite dal telescopio non vengono osservate visualmente né fotografate, bensì vengono catturate da un CCD e mostrate su un monitor televisivo e registrate su supporto magnetico.

Il telescopio è di tipo gregoriano in quanto fa uso di uno specchio secondario concavo: caratteristica anche questa alquanto fuori del comune, ma che presenta vantaggi sia dal punto di vista ottico sia da quello economico. Il secondario fornisce un rapporto focale efficace F/9, situato al di là del fuoco primario; con questo rapporto focale si ottiene una apertura relativamente buona senza un lungo telescopio. Ne risulta un campo utile più ampio di quello che si avrebbe col più comune sistema Cassegrain: si hanno cioè 15 minuti d’arco, pari alla metà dell’angolo sotto cui vediamo il diametro della Luna, per il campo curvo, e 10 minuti d’arco per il campo non aberrato, che è quello di fatto analizzato dal CCD.

Quanto al potere risolutivo, che indica la capacità del telescopio di ottenere immagini di oggetti poco luminosi ben definite nei dettagli, il VATT, grazie alla tecnologia avanzata di cui dispone e al sito in cui è collocato, dà oggi, nelle condizioni atmosferiche più favorevoli, una risoluzione d’immagine di 0,7 secondi d’arco, una definizione due volte superiore a quella di un telescopio di uguale apertura della precedente generazione. Per questa ragione esso risulta quattro volte più efficace nel rivelare oggetti di debole luminosità. Una risoluzione ancora maggiore, intorno a 0,5 secondi d’arco, si potrà ottenere applicando la cosiddetta “ottica adattiva”.

L’alta qualità delle immagini del VATT, oltre che dalla perfezione ottica degli specchi e dal sito scelto, è garantita anche dalla grande rigidità delle parti meccaniche, necessarie per ridurne al minimo le deformazioni dovute al vento e ad altre cause.

Nel caso del VATT la rigidità è stata favorita anzitutto dalla sua stessa forma, tozza e compatta, conseguente alla eccezionale apertura relativa F/1 del primario e alla montatura altazimutale, del tutto simile a quella dei cannoni di marina. Vi contribuisce inoltre la nuova tecnologia usata per collegare ai rispettivi assi di rotazione, verticale e orizzontale, i due motori del telescopio. Questi, regolati da computer, mettono lo strumento in grado di puntare automaticamente e di inseguire con grande precisione gli oggetti da osservare.

Tutte le caratteristiche tecniche sopra descritte ci permettono di dire che costruire il VATT ha rappresentato costruire un vero e proprio prototipo di una serie di telescopi notevolmente più grandi di nuova generazione. Infatti, con le stesse tecniche, per parlare solo di quelle che riguardano la formazione degli specchi, forno rotante e stressed lap, il laboratorio dello Steward ha realizzato altri e più grandi specchi: da 3,5 m, 6 m, e ultimi, i due da 8,4 m del Large Binocular Telescope, da poco costruito anch’esso sul Monte Graham, a poca distanza dal VATT.

16 Dialogo scienza-fede

Scrivendo sull’Osservatore Romano del 17.2.1965, il futuro direttore P. Patrick Treanor S.J. affermava che la Specola è uno strumento di dialogo tra scienziati e filosofi. Le sue idee formano la base della seguente riflessione.

All’inaugurazione della nuova sede a Castelgandolfo, Pio XI non fece che ribadire i concetti affermati quasi cinquanta anni prima da Leone XIII dicendo che scopo della nuova sede della Specola era «assicurare alla Fede e alla Religione quella implicita, anzi esplicita, apologia che rifulge ed è più che mai persuasiva ogni volta che l’ossequio della Fede si mostra unito in fraterno amplesso al culto della Scienza».

Il fine quindi era ancora quello di stabilire o facilitare il dialogo tra scienza e fede: fine che col passare del tempo è divenuto sempre più attuale e presente nella coscienza della Chiesa.

Da quegli anni a oggi, infatti, la scienza nel suo insieme e in particolar modo l’astronomia, hanno compiuto progressi spettacolari e l’importanza della scienza nella società umana è in continuo aumento.

Contemporaneamente il clima di rinnovamento che anima la Chiesa dal tempo del Concilio Vaticano II e i più recenti messaggi pontifici, dall’Ecclesiam Suam di Paolo VI del 1964 agli specifici interventi di Giovanni Paolo II e Benedetto XVI sui rapporti scienza-fede, ci dicono come la Chiesa stessa non si stanchi di cercare vie sempre più efficaci di dialogo col mondo moderno.

La Chiesa è ben consapevole dell’unità e della interconnessione di tutta la verità, un’unità che è fondata in Dio, l’autore di tutta la verità. L’uomo moderno sotto l’influenza del materialismo e dello scetticismo ha, ora più che mai, largamente perso la coscienza di questa unità. Di fronte alla rapida crescita e all’evidente potere della scienza, egli tende a trovare nel metodo scientifico un’alternativa alla filosofia cristiana della vita. Anche dove non c’e un’opposizione intenzionale o un pregiudizio cosciente, le barriere di un diverso substrato culturale, e pure un linguaggio tecnico, isolano una parte sempre crescente dell’umanità dal messaggio della Chiesa, col pericolo che la Chiesa stessa resti isolata a sua volta dal messaggio della scienza.

A questo proposito è importante osservare come Giovanni Paolo II, nel ribadire la necessità del dialogo scienza-fede, metta anche l’accento più di quanto non abbiano fatto i suoi predecessori, sul fatto che il dialogo non possa esistere a senso unico: se è vero che la scienza deve aprirsi alle istanze della teologia, non è meno vero che anche la teologia deve aprirsi ad essere attenta ai progressi della scienza.

Bisogna dire in verità che la cosmologia moderna, quella parte dell’astronomia, sviluppatasi enormemente negli ultimi decenni, che si occupa dell’origine fisica e dell’evoluzione dell’universo, offre oggi un’opportunità del tutto nuova e privilegiata a questo scambio reciproco che il dialogo scienza-fede comporta.

La cosmologia, infatti, come poche altre branche della scienza, porta lo scienziato a confrontarsi con argomenti e formulare conclusioni che, toccando materie interdisciplinari, conducono naturalmente a domande ultime, di carattere non più fisico ma metafisico e, non poche volte, anche teologico. Per questo motivo, scienziati da una parte e filosofi e teologi dall’altra si trovano oggi davanti ad una nuova sfida, che provoca gli uni e gli altri ad un mutuo scambio, in cui ciascuno deve andare incontro all’altro con la consapevolezza di dover dare e ricevere insieme.

In questa prospettiva, il modo con cui la Specola vede la sua missione nel mondo odierno diviene chiaro. Primo scopo è partecipare alla vita intellettuale e all’evolversi della moderna astronomia in modo efficiente e chiaro: non si tratta di creare un’immagine che dia solo l’apparenza di una Chiesa interessata alla scienza, ma fare scienza nel vero senso del termine. Attraverso questo compito si vuole istillare nel mondo moderno, cattolico e no, un’esatta valutazione del posto della scienza nella vita e nel pensiero cristiano, aiutando i colleghi scienziati a riconoscere il valore non più fisico ma filosofico o teologico delle domande ultime, alle quali, sempre più naturalmente, essi vengono condotti dalle loro ricerche fisiche e cosmologiche in particolare.

17 Competizione o collaborazione?

Ma – è un’altra domanda – come può oggi la Specola pretendere di fare un lavoro scientifico serio e competitivo, quando sempre più numerosi diventano gli istituti che si appoggiano per le loro ricerche ai telescopi spaziali o a nuovi osservatori che si vanno costruendo nel mondo, dotati di strumenti enormemente più potenti e costosi di quelli della Specola?

Va ricordato, a questo proposito, che l’astronomia moderna comprende una vasta area di ricerche, ognuna delle quali ha bisogno di strumenti con caratteristiche particolari, di cui la grandezza è solo una delle qualità, che non sempre è necessaria né sempre sufficiente.

I telescopi più potenti devono condurre ricerche al limite delle loro grandi possibilità e possono svolgere bene questo compito solo se affiancati da telescopi minori adibiti a lavori ugualmente fondamentali ed appassionanti, per i quali i grandi telescopi sarebbero male impiegati. Allora il rapporto tra grandi e piccoli osservatori sarà più di complementarità che di competizione.

Vale la pena ricordare come pienamente valido ancora oggi, quanto il P. Treanor scrisse nel 1973 a riguardo della sfida posta alla Specola dall’enorme sviluppo dell’astronomia negli ultimi decenni:

«Sarebbe un’illusione ovviamente metterci al pari con grandi istituti, provvisti di possibilità tecniche ed economiche quasi illimitate. E questo non è neanche necessario. Il mondo ci offre molti altri esempi di Osservatori, relativamente piccoli ma buoni, il cui contributo al progresso scientifico superava di buon misura le loro dimensioni fisiche.

Una tradizione ereditata dal P. Secchi ha portato gli interessi della Specola verso lo studio sempre più approfondito del nostro sistema stellare, cioè la Galassia. È il campo in cui i nostri astronomi sono già esperti e noti, e per cui i nostri strumenti (grazie ad uno strategico aggiornamento avviato negli ultimi decenni), sono molto adatti. Innanzitutto, è un campo di astronomia in pieno sviluppo, dove osservatori, benché provvisti di mezzi limitati, possono dare un notevole contributo anche negli sviluppi tecnici, cioè, nei metodi di osservazione e di interpretazione, sui quali è basato tutto il progresso dell’astronomia».

Con l’istallazione del nuovo telescopio a tecnologia avanzata sul Monte Graham in Arizona, la Specola ha messo la sua strumentazione al passo dei tempi, collocandosi nel numero degli osservatori dotati di strumenti di media potenza che sono oggi i più numerosi nel mondo.

18 Il nuovo corso

Lo sdoppiamento della sede tra Castel Gandolfo e Tucson segna, nella storia della Specola, l’inizio di un nuovo corso, caratterizzato da una collaborazione internazionale sempre più ampia e a vari livelli, per la quale il lavoro degli astronomi del Papa si svolge oggi, molto più che in passato, su scala mondiale.

Mentre infatti, da una parte, l’inserimento a Tucson ha favorito, e favorirà ancora di più grazie al nuovo telescopio, sia l’impegno degli scienziati della Specola nella ricerca vera e propria, sia la collaborazione con i prestigiosi istituti lì presenti, dall’altra, contrariamente a quanto si poteva pensare, si è sviluppata, soprattutto a Castel Gandolfo nei mesi estivi, una nuova, intensa fioritura di iniziative a carattere internazionale, come conferenze e scuole estive.

Si può dire che il nuovo corso rappresenta il modo con cui, oggi, gli uomini della Specola sintonizzano lo stile della loro attività con quella dei Pontefici moderni che considerano il dialogo con tutte le genti uno degli strumenti principali del loro apostolato.

A partire dagli anni ‘80, in coincidenza con l’arrivo alla Specola di alcuni nuovi astronomi gesuiti e con la formazione, a Tucson, Arizona, del Vatican Observatory Research Group (VORG), parallelamente agli studi sulla nostra galassia, si iniziarono ricerche sulle galassie esterne e studi teorici di planetologia, astrofisica e cosmologia.