Giovanni Battista Donati (1826-1873): dall'astronomia all'astrofisica

Wednesday 16 Dec 2026, 09:00 → 19:30 Europe/Rome

Teatro Comunale Giuseppe Verdi. Sala Titta Ruffo (Pisa)

Giovanni Battista Donati fu uno dei principali astronomi italiani del XIX secolo. In soli 20 anni di attività scientifica (dal 1852 alla prematura morte nel 1873) raggiunse numerosi traguardi professionali: fu innanzitutto pioniere dell'applicazione della spettroscopia all'astronomia (la nascente astrofisica) realizzando la prima classificazione degli spettri stellari e osservando per primo lo spettro di una cometa; scoprì 5 comete, fra cui la C/1858 L1, uno degli eventi astronomici più spettacolari del XIX secolo; osservando alcune aurore boreali, propose l'istituzione di una nuova disciplina dedita allo studio dell''influsso dell'attività solare sul nostro pianeta, la meteorologia cosmica (antesignana del moderno space weather); fondò e tenne la direzione scientifica di quelle che poi diventarono le Officine Galileo, azienda di valenza e rinomanza mondiale; partecipò infine alla riorganizzazione degli studi astronomici del Regno d'Italia, progettando e fondando un nuovo e moderno istituto, l'Osservatorio di Arcetri a Firenze.

La giornata di studi intende celebrare il bicentenario della nascita di Donati, nella sua città natale, ripercorrendone l'attività scientifica e presentando gli ultimi sviluppi nei campi di ricerca che l'astronomo predilesse.

09:00 → 09:30 Saluti istituzionali

09:00 Saluti del rappresentante del Comune di Pisa

09:10 Saluti dal direttore dell'Osservatorio di Arcetri

09:20 Saluti del Presidente della Società degli Storici della Fisica e dell'Astronomia (SISFA)

09:30 → 10:10 Vita e contesto storico

09:30 Biografia di Donati: Simone Bianchi

09:50 La scienza a Pisa verso la metà dell'Ottocento

L'intervento esplora il panorama scientifico venutosi a creare a Pisa intorno alla metà del XIX secolo, periodo in cui Giovanni Battista Donati frequentò le lezioni all'Università di Pisa.

Partendo dalla Prima Riunione degli Scienziati Italiani del 1839, viene analizzato il legame fra la scienza e il nascente spirito di unità nazionale, che, in quel periodo, culminerà con la partecipazione del Battaglione Universitario Pisano alla battaglia di Curtatone e Montanara nel 1848.

Verrà inoltre accennata l'importante riforma universitaria, sotto la direzione di Gaetano Giorgini.

Infine, verranno esaminati i contributi di due fisici, Carlo Matteucci e Ottaviano Fabrizio Mossotti, che furono fra i docenti del Donati.

Speaker: Claudio Luperini (Dipartimento di Fisica “E. Fermi” - Università di Pisa)

10:10 → 10:50 Spettroscopia stellare

10:10 I primordi della spettroscopia in Italia

Si può certamente affermare che l’Italia fu tra i protagonisti dello sviluppo della spettroscopia astronomica nella seconda metà del XIX secolo, quando le leggi sulla radiazione elettromagnetica fornirono finalmente uno strumento teorico in grado di interpretare fisicamente le righe dello spettro solare, note già dai primi del secolo. Scienziati come Donati, Secchi, Tacchini, Lorenzoni, diedero importanti e pionieristici contributi nel campo della nascente astrofisica, sia nello studio degli spettri stellari e cometari, sia nelle ricerche di fisica solare, condotte durante e/o al di fuori delle eclissi totali. Essi intuirono inoltre l’importanza di istituire reti di collaborazioni nazionali ed internazionali per il progresso di questa nuova disciplina, e di diffondere velocemente e adeguatamente i risultati ottenuti. Questo condurrà alla fondazione della Società degli Spettroscopisti Italiani (1871) e alla pubblicazione delle relative Memorie, oggi considerate la prima rivista di astrofisica nella storia dell’astronomia. Gli ultimi decenni del XIX secolo costituirono pertanto un’ “epoca d’oro” che illuminò il cammino successivo dell’astrofisica italiana, la quale, pur attraversando ampie fasi di crisi e di declino, non perdette mai del tutto l’ispirazione dei primordi.

Speaker: Ileana Chinnici (Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF))

10:30 Scoprire il cosmo con la spettroscopia: da Donati alle grandi survey spettroscopiche

La spettroscopia è uno degli strumenti più potenti dell'astrofisica moderna, poiché consente di determinare quantitativamente le proprietà fisiche e chimiche delle sorgenti celesti, quali temperatura, densità e composizione chimica. Giovanni Battista Donati fu tra i pionieri di questa disciplina: intuì le straordinarie potenzialità della spettroscopia per lo studio dell'Universo, ottenne il primo spettro in emissione di una cometa e realizzò le prime fondamentali osservazioni di spettroscopia stellare, contribuendo in modo decisivo alla transizione dall'astronomia classica all'astrofisica moderna.

La sua eredità scientifica ha posto le basi per le grandi survey spettroscopiche contemporanee, che hanno trasformato l'osservazione del cielo in un'indagine sistematica delle proprietà fisiche e chimiche di milioni di stelle. In questo contributo presenterò una panoramica di alcune delle principali survey attualmente in corso, alle quali l'Osservatorio di Arcetri ha fornito un contributo significativo, illustrando come esse stiano rivoluzionando la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione delle galassie attraverso lo studio dettagliato della Via Lattea.

Speaker: Laura Magrini

10:50 → 11:10 coffee break

11:10 → 11:50 Relazioni Sole Terra

11:10 Intro storica: Ilaria Ermolli

11:30 Aurore boreali: Alessandro Bemporad

11:50 → 12:30 Geodesia

11:50 Giovan Battista Donati (1826-1873), geodeta

Astronomo e pioniere della spettroscopia stellare, Giovan Battista Donati (1826–1873) svolse un ruolo chiave anche nel campo della geodesia, in particolare attraverso il suo coinvolgimento nelle attività e sviluppi della Commissione per la misura del grado europeo.

Donati assume la direzione della specola fiorentina nel 1859. Da allora, si adopera per trasferire l’osservatorio in una nuova sede, ad Arcetri. Benché l’Osservatorio di Arcetri diventi pienamente operativo dal 1872, la sua inaugurazione risale a settembre 1869, data che coincide con la venuta a Firenze della Commissione per la misura del grado europeo. L’anno seguente, nel maggio 1873, il governo italiano decide di ricostituire definitivamente una Commissione italiana per la misura del grado europeo, di cui Donati fa parte. Com’è noto, però, Donati non vedrà i frutti del suo lavoro per la creazione dell’osservatorio, e nemmeno per le sue attività d’astronomo in relazione alla geodesia internazionale. Muore infatti di colera nel settembre del 1873.

Quali sono le ragioni che hanno portato alla creazione di una Commissione per il Grado Europeo e quali sono i suoi rapporti con la Commissione italiana? Perché Donati fa inaugurare l’Osservatorio di Arcetri proprio in occasione dell’arrivo della Commissione per il Grado Europeo? Più in generale, cosa significa, per un astronomo come il Donati, praticare la geodesia al XIX secolo?

Basandoci sulle nostre ricerche in alcuni fondi archivistici italiani (a Padova e Firenze) ed esteri, in questa relazione cercheremo di rispondere a queste e altre domande, al fine di illustrare, attraverso il percorso di Donati-geodeta, i legami indissolubili delle scienze astronomiche del XIX secolo (astronomia, meteorologia, metrologia, strumentazione scientifica...) e quella che possiamo definire la diplomazia scientifica.

Speaker: Martina Schiavon (Observatoire de Paris- PSL (LTE) & Université de Lorraine)

12:10 Osservare l’universo per studiare la Terra: la geodesia spaziale e l’interferometria a lunga base

Sono passati circa 60 anni da quando la navigazione satellitare e le osservazioni spaziali hanno rivoluzionato la nostra capacità di studiare la Terra e misurare, con sempre crescente precisione, il complesso insieme dei processi geodinamici.

La tecnica Very Long Baseline Interferometry (VLBI) o Interferometria a lunghissima base ad elementi disconnessi, si sviluppa a partire dalla metà degli anni '60 come strumento per la radioastronomia, rivelando fin dai suoi esordi un enorme potenziale anche nelle applicazioni in geodesia ed astrometria. L'uso sistematico della tecnica VLBI in questi ambiti è iniziato all'inizio degli anni '80, innescando un'evoluzione tecnologica che ha portato benefici reciproci a tutti i settori coinvolti.

Il nostro Paese, che ha avviato il suo programma radioastronomico grazie al CNR, ha incominciato a partecipare agli esperimenti geodetici a partire dalla fine degli anni ’80 coi radiotelescopi di Medicina e Noto – ora gestiti dell’Istituto Nazionale di Astrofisica - e, a partire dal 1990, col radiotelescopio di Matera, gestito dall’Agenzia Spaziale Italiana.

La possibilità di misurare distanze di migliaia di chilometri con la precisione del centimetro ha rivoluzionato la nostra capacità di calcolare le posizioni sulla superficie terrestre e definire i sistemi di riferimento globali. Oggi il VLBI, insieme alle tecniche (satellitari) GNSS, SLR e DORIS, è una delle quattro tecniche fondamentali di geodesia spaziale. Tramite il VLBI si calcolano i parametri legati al moto ed alla dimensione della Terra, tra i quali la scala del Sistema di Riferimento Internazionale Terrestre (ITRF) ed i valori della Precessione e della Nutazione dell’asse terrestre, oltre che alla velocità di rotazione della Terra attorno al proprio asse. Inoltre, il VLBI è essenziale per definire il Sistema di Riferimento Celeste (ICRF).

Malgrado sia una tecnica considerata matura - ma sempre in continua evoluzione – per gli straordinari risultati sino ad ora raggiunti, tale qualità non si accompagna ad una effettiva resilienza delle infrastrutture. L’assenza di un coordinamento istituzionale, sia a livello nazionale che internazionale, secondo fonti delle Nazioni Unite (State of Geodesy 2026: a maturity assessment) mette a rischio il funzionamento di una infrastruttura che nei fatti è fondamentale per settori chiave dell'economia globale, con un impatto potenzialmente disastroso sui mercati dei servizi basati su GNSS (valutato in 573 miliardi di dollari), le comunicazioni satellitari (297 miliardi) e l'osservazione della Terra (6,4 miliardi).

Speaker: Pierguido Sarti (INAF-IRA)

12:30 → 14:00 Lunch time

14:00 → 15:20 Comete

14:00 intro: Daniele Galli

14:20 Le Comete (TBD) Roberto Ragazzoni

14:40 L’eredità di Donati nella missione Comet Interceptor

A due secoli dalla nascita di Giovanni Battista Donati, pioniere della spettroscopia cometaria, le comete continuano a rappresentare strumenti fondamentali per ricostruire l’origine e l’evoluzione del Sistema solare. La loro composizione osservabile viene però modificata profondamente dai ripetuti passaggi al perielio, rendendo complessa la distinzione tra proprietà primordiali ed effetti evolutivi. Lo studio di oggetti che abbiano subito un processamento termico minimo è quindi essenziale per accedere a materiali maggiormente rappresentativi delle condizioni iniziali del Sistema solare.

La missione ESA Comet Interceptor è stata concepita per effettuare il flyby di una cometa dinamicamente nuova proveniente dalla nube di Oort, idealmente durante il suo primo ingresso nel Sistema solare interno, o, qualora se ne presentasse l’opportunità, di un oggetto interstellare. Grazie a un’innovativa architettura multi-veicolo, la missione acquisirà osservazioni simultanee da differenti punti di vista, consentendo una caratterizzazione tridimensionale del nucleo, dei processi di attività, della distribuzione di gas e polveri e dell’interazione della chioma con il vento solare.

In questo contesto, il Vera C. Rubin Observatory potrà svolgere un ruolo cruciale nell’identificazione tempestiva di possibili target e nella loro caratterizzazione fotometrica e morfologica durante l’avvicinamento al Sole. L’intervento illustrerà il razionale scientifico e le principali capacità osservative di Comet Interceptor, evidenziando la complementarità tra survey ottiche di nuova generazione e misure multipunto in situ nel porre nuovi vincoli sulle condizioni fisiche e chimiche del disco protoplanetario.

Speaker: Laura Inno (Università degli Studi di Napoli Parthenope)

15:00 Dalle molecole nello spazio interstellare alla ricerca della vita su Marte

Esiste vita nello spazio? Lo studio della nascita della vita sulla Terra e la ricerca di forme di vita extraterrestre sono argomenti che esercitano un grande fascino sul pubblico. Oggi si ritiene che l'origine della vita sulla Terra sia strettamente legata alla formazione di molecole organiche nello spazio. È possibile, quindi, che le condizioni favorevoli alla nascita della vita si siano verificate non solo sulla Terra, ma anche su altri corpi del sistema solare o su pianeti extrasolari. La ricerca di segni di vita al di là dei confini terrestri è un obiettivo importante dell'esplorazione spaziale che richiede conoscenze e competenze provenienti da vari ambiti culturali, quali la biologia, la chimica, l'astrofisica e la geologia. Marte, che ha avuto inizialmente una storia simile alla nostra, è un pianeta che potrebbe aver ospitato la vita. In questo intervento si parlerà delle tecniche con cui gli astrobiologi cercano segni di vita nello spazio e dei risultati ottenuti dalle recenti missioni spaziali.

Speaker: John Robert Brucato (INAF-OAArcetri)

15:20 → 16:00 Turbolenza atmosferica

15:20 OT 2.0: il ruolo della turbolenza ottica (OT) nell’astronomia osservazionale dal suolo e nella comunicazione satellitare nelle bande dell’ottico nel nuovo millennio.

Dall’epoca delle prime intuizioni del XIX secolo all’epoca di Donati quando gli scienziati proponevano teorie per spiegare la natura di strani effetti osservati guardando le stelle dal suolo fino agli ambiziosi obiettivi dell’era presente nei campi dell’astronomia dal suolo e della comunicazione satelliti-terra in spazio libero nelle bande dell’ottico (FSOC). La turbolenza ottica è la principale sorgente di rumore che deteriora la qualità dell’immagine nelle osservazioni dal suolo e deteriora il segnale nella FSOC. Tutti i più ambiziosi obiettivi della ricerca dei nostri giorni in questi due campi sono ostacolati da questa particolare turbolenza sviluppata nell’atmosfera del nostro pianeta chiamata ‘turbolenza ottica’ che è capace di interagire con i fronti d’onda (ovvero con la luce) proveniente da stelle, satelliti e lasers, tutte sorgenti di luce furi dalla nostra atmosfera. In questo contributo offrirò una panoramica di come la turbolenza ottica interagisce con la luce, quali sono gli effetti che provoca nei progetti di punta dell’astronomia al suolo e della FSOC e cosa siamo capaci di fare per contrastare questo nemico.

Speaker: Elena Masciadri (INAF-OAArcetri)

15:40 Ottiche Adattive: Lorenzo Busoni

16:00 → 16:20 coffee break

16:20 → 17:00 Sviluppo Tecnologia Astronomica

16:20 I grandi telescopi da terra

Nel mio intervento illustrerò brevemente l’evoluzione dei grandi telescopi ottici da terra, dalla generazione dei telescopi da 4m degli anni 70-80 fino al futuro ELTY da 40m di diametro.
Illustrero’ le motivazioni scientifiche per questa crescita di dimensioni e prestazioni e le innovazioni tecnologiche che sono state necessarie per raggiungere i livelli di prestazione che - ad oggi - consentono ai telescopi da terra di avvicinare o superare quelli nello spazio per numerose applicazioni scientifiche,

Speaker: Adriano Fontana (INAF – Osservatorio Astronomico di Roma)

16:40 L'alba cosmica svelata: il James Webb Space Telescope e le prime galassie

Il James Webb Space Telescope ci sta mostrando l'Universo com'era poche centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang. Grazie alla sua straordinaria sensibilità, ha scoperto galassie primordiali sorprendentemente luminose e numerose, mettendo alla prova le nostre idee sulla formazione delle prime strutture cosmiche. In questa presentazione discuterò le principali scoperte di JWST, illustrando come stanno cambiando la nostra comprensione della nascita delle galassie, delle prime stelle e dell'evoluzione dell'Universo nei suoi primi istanti.

Speaker: Andrea Ferrara (Scuola Normale Superiore Pisa)

17:00 → 17:10 Conclusioni

18:00 → 19:20 Concerto del maestro Marco Padovani