Il Big Bang
La Teoria del Big Bang è quella che meglio spiega la creazione dell’Universo, anzi spiega bene quel che è successo da un attimo dopo il Big Bang fino a noi, ma ha un limite, non vede com’era l’attimo zero.
Il Big Bang o grande scoppio, è la teoria più accreditata che spiega molto sulla nascita dell’Universo, ma non tutto.
All’inizio tutto, quello che noi chiamiamo Universo, era concentrato nel volume di un atomo a temperature e pressioni elevatissime.
E già questa affermazione è dura da digerire.
Non si sa come, non si sa perché, ma quel punto concentrato di massa esplose.
Si può addirittura pensare che non scoppiò l’Universo, ma che lo scoppio fosse l’Universo stesso.
Le probabilità …
La probabilità che l’Universo che conosciamo potesse esistere come lo conosciamo è bassissima. Ad esempio l’elettrone se avesse una massa o una carica di poco diverse da quelle che ha, non si potrebbero realizzare le molecole alla base della vita. Ad esempio se la costante di gravità fosse maggiore, l’universo primordiale si sarebbe contratto nuovamente dopo il big bang, anziché espandersi e se la costante di gravità fosse minore, le stelle non si sarebbe formate.
Cos’è l’Universo
L’Universo è una nuvola di gas in un bagno di radiazioni che vengono da tutte le parti.
Immaginiamo una nube di gas, immaginiamo che ogni atomo che la compone sia una galassia, cioè un accumulo di stelle. Immaginiamo che la nube sia immersa in un bagno di radiazioni cosmiche di fondo che vengono da tutte le parti: questo è il nostro Universo.
L’Universo ha una sua forma?
L’Universo ha una sua forma, è curvo, o meglio è deformato.
Chi deforma l’Universo?
La massa deforma l’Universo, crea la curvatura dello spazio.
Per cui anche la nostra piccola Terra curva lo spazio.
Chi l’ha detto?
Già Gauss lo intuì ed Einstein lo dimostrò.
L’Universo non solo è grande ma anche deformato.
Allora la gravità che cos’è?
La gravità è il percorso più breve in uno spazio curvo.
L’Universo osservabile
L’Universo osservabile è lo spazio che l’uomo può vedere, quindi non tutto l’Universo è osservabile.
L’Universo osservabile è una mega-sfera con raggio 4,6 x 10 alla 10° anni luce.
Se in un anno la luce compie un viaggio di 9,46 x 10 alla 12° km, significa che la sfera osservabile è grande 4,4 x 10 alla 23° km.
Composizione dell’Universo
Noi vediamo circa il 4,6% della materia e il restante 95% non lo vediamo, è oscuro.
Nel 4,6% ci siamo anche noi. Il 4,6% è la materia che vediamo e tocchiamo, é l’Universo osservabile.
La gran parte dell’Universo non si vede: il 23% é materia oscura e il 72% é energia oscura.
La materia oscura sarebbe composta da particelle elettricamente neutre, mentre l’energia oscura non si sa ancora cosa sia. Sappiamo però che l’energia oscura agirebbe come antigravità, quindi favorirebbe l’espansione accelerata dell’Universo. Invece la materia si attrae e quindi dovrebbe contrarre l’Universo, rimpicciolendo fino al ritorno al nulla.
L’energia oscura corrisponde alla “costante cosmologica” della teoria della “relatività generale” di Einstein.
L’Universo si espande
L’Universo si espande, le galassie si allontanano, anzi le più lontane si allontanano più velocemente, velocità di espansione del nostro Universo sta aumentando. Hubble fù il primo che se ne accorse e nel 1998 con l’osservazione delle Supernove se ne ebbe la conferma.
Anche le equazioni teoriche dimostrano che l’Universo si dilata.
Andando a ritroso si può affermare che all’inizio l’Universo stava in un punto.
Nel tempo l’Universo diventerà sempre più buio, perché la luce delle stelle ci raggiunge più lentamente di quanto l’Universo si espanda.
E in un certo momento della storia, non vedremo più nessuna stella.
Magari tra qualche miliardo di anni vedremo solo le stelle delle nostra galassia.
Il centro dell’Universo
Non esiste il centro dell’Universo, un po’ quello che diceva Copernico a riguardo della Terra al centro dell’Universo.
L’età dell’Universo
Si stima l’inizio dell’Universo con il Big Bang, con la grande esplosione.
Quando esplose? 13,75 x 10 alla 9° anni fà.
Ma come si fa a immaginare una data del genere?
Mettendo assieme le due forze che agiscono sull’Universo: forza centrifuga e forza centripeta.
La forza centrifuga e la forza centripeta
La forza centrifuga spinge l’Universo fatto di stelle e galassie verso l’esterno e la forza centripeta spiega la formazione delle stelle e galassie.
Si può immaginare il comportamento delle galassie nell’Universo, con la traiettoia di un proiettile, sul proiettile agiscono 2 forze: una centrifuga che allontana il proiettile e una centripeta, la gravità che lo attira a terra.
Attualmente non si può ancora dire se l’Universo continuerà ad espandersi, oppure se arriverà un momento in cui l’Universo incomincerà a ripiegarsi su sè stesso contraendosi.
Fatto stà, che attualmente l’Universo è ancora in espansione.
La temperatura iniziale dell’Universo
All’inizio, al momento del Big Bang, la temperatura dell’Universo era maggiore di 10 alla 12° gradi Kelvin.
L’era di Plank
L’era di Plank è l’attimo appena dopo il Big Bang.
L’era di Plank inizia l’attimo zero e dura 10 alla -43 secondi.
Dopo 10 alla -43 secondi, l’Universo era grande 10 alla -35 metri e la temperatura dell’Universo era crollata a soli 1030 gradi Kelvin.
Dopo l’era di Plank, Guth ha ipotizzato l’era inflazionistica.
L’era inflazionistica
L’era inflazionistica di Guth dura una frazione di secondo, l’Universo si espande di 10 alla 18° volte, praticamente 10 metri quadri.
Nell’era inflazionistica si formano le particelle elementari, si dividono le forze fondamentali.
Le particelle elementari sono i quark, con 3 quark si forma il primo protone, che è poi il nucleo di idrogeno.
Le forze fondamentali sono quattro: gravità, elettromagnetica e due nucleari.
La temperatura attuale dell’Universo
Quando l’Universo si era propagato la metà di quello che è attualmente, circa 7 miliardi di anni fa, la temperatura era crollata a pochi gradi Kelvin: solo 5 K°.
Attualmente dopo 14 miliardi di anni la temperatura media dell’Universo è scesa a solo 2,73 K°.
Ricordo che 2,73 K° corrisponde a -270,42°C (+2,73 -273,15).
Insomma l’Universo è un ambiente freddo, sempre più freddo, cosparso di un numero infinito di piccolissimi puntini caldi, anzi caldissimi, le stelle, che esternamente arrivano a 6000 K°. Regioni enormemente distanti fra loro nell’Universo hanno la stessa temperatura.
Non c’è luogo dell’Universo che raggiunga lo zero assoluto, 0 K°, perché ovunque arriva la radiazione cosmica di fondo, che così alza la temperatura sopra gli 0 K°. Allo zero assoluto non c’è elettrone o microparticella che si muova, tutto tace, fermo.
L’Universo attuale
L’Universo attuale può essere considerato una nube di gas, i cui atomi sono le galassie, immerse in un bagno di radiazione con spettro simile a quello di un corpo nero alla temperatura di circa 3 K.
…e la Luce
… e la luce incominciò a vedersi 380.000 anni dopo il Big Bang.
… e cosa vediamo del trapassato remoto
Il telescopio Hubble vede le radiazioni visibile e ultravioletta e giunge ad osservare l’Universo 400 milioni dopo il Big Bang, il telescopio spaziale Webb vede le radiazioni infrarosse e risale fino a 100 milioni di anni dall’inizio, epoca in cui si formavano le prime galassie.
La Nucleosintesi
Gli elementi che compongono l’Universo come si sono formati? Come si sono differenziati così da riempire la tavola periodica di Mendeleev ? Attraverso la Nucleosintesi…