Torna alla Home-Page


Home            Contattaci             Regolamento per gli autori e per chi vuole collaborare              Ultimi aggiornamenti nel sito

Tesine

L'UNIVERSO IERI, OGGI E… DOMANI

Fino ai primi anni del ventesimo secolo nessuno aveva osato mettere in dubbio l'idea dell'esistenza di uno spazio fisso sullo sfondo del quale si muovono stelle, pianeti, quasar e pulsar… alla fine degli anni venti, però, in seguito agli studi condotti da Edwin Hubble sugli spettri stellari, questa concezione cambiò. Partendo dal presupposto che, man mano che la sorgente di un'onda si allontana dall'osservatore la frequenza con cui quest'ultimo la percepisce sembra diminuire, Hubble teorizzò l'idea che le galassie fossero in continuo allontanamento. Studiando, infatti, la luce emessa dalle stelle notò che questa subiva uno spostamento verso il rosso (red shift), l'onda luminosa era soggetta, cioè, ad un vero e proprio "stiramento".

Misurando, inoltre, il cambiamento di colore della luce emessa da particolari atomi e confrontandolo con quello della luce emessa da atomi dello stesso tipo in laboratorio, poté stabilire la velocità di fuga delle sorgenti luminose: scoprì, quindi, che le galassie si allontanano ad una velocità tanto maggiore quanto è la distanza che le separa da noi osservatori. Hubble rivoluzionò il concetto di cosmo immutabile che fino ad ora astronomi e filosofi avevano ipotizzato, avvalorando anche la teoria di Einstein secondo il quale l'universo non poteva essere statico.
Se si percorre ora l'espansione dell'universo a ritroso, si troveranno facilmente le prove che dimostrano che il cosmo è nato da uno stato più denso e più piccolo nel quale aveva dimensione zero: "l'uovo cosmico". Un punto di partenza estremamente denso e caldo, dove non vi erano ancora atomi ma probabilmente solo una concentrazione di particelle elementari, esploso con il Big bang, teorizzato da Friedmann tra il 1922 e il 1924. Secondo questa teoria, prima della terribile esplosione tempo e spazio non esistevano: lo spazio cominciò a dilatarsi e il tempo a scorrere solo dopo l'istante iniziale. Ma cosa successe esattamente nei primissimi istanti che seguirono l'esplosione? La temperatura superò i miliardi di gradi e cominciarono a separarsi la forza di gravità seguita subito dopo dalla forza nucleare forte. La materia ancora non esisteva perché tutto era energia. Dopo altre brevissime frazioni di secondo l'universo si espanse con una rapidità mai più eguagliata in seguito: l'inflazione, liberando così una gran quantità di calore e di luce iniziando a raffreddarsi. Dopo poco meno di un secondo dall'istante zero, si formarono i primi nuclei atomici di idrogeno e di elio. Da questo momento, fino a circa 3000 anni dall'attimo iniziale, la forza di gravità continuò ad agire sull'energia a causa della sua straordinaria densità.

A 300.000 anni dal big bang la temperatura scese a 3000° K e gli elettroni furono catturati dai nuclei formando un gas neutro di idrogeno ed elio. Con la formazione di idrogeno neutro la materia divenne la componente dominante dell'universo ma una parte della radiazione emessa durante il big bang, e raffreddata dall'espansione, è rimasta nell'universo. Si tratta della "radiazione fossile". Nel 1965, due tecnici della Bell Telephone Company, Robert Wilson e Arno Penzias, cercando le cause di un disturbo nelle trasmissioni a microonde, scoprirono un rumore di fondo costante uguale in tutte le direzioni del cielo. Si resero immediatamente conto che non poteva essere un disturbo terrestre ma doveva avere origine nel cosmo: si era scoperta la radiazione cosmica, residuo dell'esplosione da cui ha avuto origine l'universo. Questa era la prova più evidente che il cosmo è stato originato dal big bang e, per quanto i sostenitori della teoria alternativa abbiano cercato di confutarla, non è stato possibile spiegare la radiazione cosmica con l'ipotesi dell'universo stazionario.

L'idea di un universo nato da un punto senza spazio e senza tempo non fu, infatti, accettata da tutto il mondo scientifico. Nel 1948, tre astrofisici, Gold, Bondi e Hoyle, avanzarono una loro personalissima tesi. Arrivarono a concepire un modello in cui l'universo fosse sempre uguale a sé stesso e non avesse alcun inizio. Secondo loro, la materia, anziché essere stata creata in un determinato momento, era in uno stato di continua creazione in modo tale da equilibrare il cambiamento di densità dovuto all'espansione del cosmo. Nella teoria del Big bang, invece, l'universo in espansione ha una densità decrescente, un inizio e nessuna creazione continua di materia. Inoltre, nella teoria dell'universo stazionario, il tasso di creazione di nuova materia è talmente ridotto (meno di un atomo per metro cubo ogni dieci miliardi di anni) che non è assolutamente possibile verificare direttamente il processo. Questa teoria fu definitivamente superata con la scoperta, nel 1965, della suddetta radiazione fossile.

L'uomo finalmente sembra aver trovato, dopo millenni, una spiegazione "razionale" della formazione dell'universo ma ha ancora molti dubbi su quella che sarà la sua evoluzione e fine. I problemi scaturiscono dal fatto che non si conosce esattamente la densità, la quantità di materia dello spazio poiché solo il 20% è osservabile, il rimanente 80% si presuppone sia formato da neutrini che costituiscono la cosiddetta "materia oscura".
A riguardo sono state formulate tre ipotesi:

 

1. Se la quantità di materia (densità) fosse tanto alta da superare il valore critico, la forza di gravità si opporrebbe all'espansione provocando una contrazione, detta "big crunch" che riporterebbe il tutto nuovamente all'uovo cosmico e poi di nuovo al big bang, innestando così un processo infinito. Questo modello è anche noto con il nome di "universo chiuso" rappresentabile da una superficie sferica che possiede un'area finita ma illimitata (geometria sferica).
2. Se la quantità di materia fosse tanto piccola da non superare il valore critico, la forza di gravità non si opporrebbe all'espansione dell'universo che subirebbe così una morte lenta, raffreddandosi fino a raggiungere lo zero assoluto (- 273° C). In questo caso l'universo sarebbe rappresentato da un modello aperto, descrivibile cioè, con una superficie simile a quella di una "sella", illimitata e in espansione permanente (geometria iperbolica).
3. Se la densità, infine, fosse uguale al valore critico, l'universo sarebbe immobile, non si contrarrebbe né si espanderebbe, rimanendo immutato per il resto del tempo. Il modello possibile sarebbe rappresentato da un piano (geometria euclidea).

   INTRO
MAPPA

Coordinamento: Pasqua Gandolfi
Copyright Astrocultura UAI  2003