La relatività e il cosmo da Einstein a oggi
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IL DESTINO DELLA COSTANTE COSMOLOGICA L’”ERRORE PIÙ GRAVE” DI EINSTEIN La Relatività Generale Le forze di gravità sono associate a deformazioni dello spazio ed eventualmente del tempo ( Lo spazio si deforma come la superficie di una lamina elastica tesa orizzontalmente su cui si appoggino sferette pesanti. ) La luce che lambisce una stella viene deflessa dalla deformazione dello spazio indotta dalla stessa stella. Immagine da S. Carroll http://pancake.uchicago.edu/~carroll/grbook/ Einstein Cosmologo (1917) z L’Universo è: z 1) Isotropo z 2) Omogeneo z 3) Statico (così appare) (Copernico+1) (Newton, Mach,..) Il problema della stabiltà La distribuzione omogenea e statica delle masse stellari incurva uniformemente lo spazio. Le masse attraendosi indurrebero il collasso dell’intero Universo Ripristino dell’equilibrio Einstein introdusse nelle sue equazioni un nuovo termine cosmologico matematicamente accettabile, ma difficile da interpretare sul piano fisico, corrispondente a un contributo all’energia di origine non dinamica accompagnata da forze che si oppongono al collasso dell’Universo. Conclusioni di Einstein z L’equilibrio di un universo statico richiede un’energia cosmologica z Lo spazio tridimensionale è sfericamente limitato ( in contrasto con l’universo Newtoniano ) z Ma come mai di notte il cielo è scuro? (Olbers 1826) Aleksandr A. Friedmann L’Universo potrebbe non essere statico e l’equilibrio potrebbe essere dinamico (1922) Einstein 1922 I risultati di Friedmann mi paiono sospetti.. 1923 I risultati di Friedmann gettano nuova luce sulla cosmologia Edwin Hubble inaugura la cosmologia osservativa (1929). Le scoperte principali di Hubble z L’Universo si estende oltre la Via Lattea z Vi sono moltissime galassie esterne alla Via Lattea che si allontanano da essa con velocità crescente con la distanza. z La loro luce ci appare spostata verso il rosso. La pendenza della retta viene chiamata H, la costante di Hubble (da http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm) Il cosmo di Hubble (1929) z Omogeneo z Isotropo z In espansione z Tutto ha avuto inizio da una grande esplosione, il big bang. z Friedmann aveva ragione Una rappresentazione dello spazio-tempo fornita da http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm Condizioni di equilibrio (dinamico) z L’energia cinetica di espansione va spesa per contrastare le forze gravitazionali attrattive dovute alla materia e alla radiazione. z Non c’è bisogno del termine cosmologico z L’universo è spazialmente piatto se l’energia di espansione equilibra esattamente quella gravitazionale. (Ω=1) Ma H è veramente costante? z La densità delle masse, quella della radiazione rallentano in modo diverso l’espansione dell’Universo z Il termine cosmologico la accelera z Quindi, osservando come la costante di Hubble è variata nel passato, è possibile dedurre i valori dei vari termini. Il satellite WMAP esplora la radiazione di fondo, residuo del Big Bang. I risultati di WMAP in falsi colori. Mostrano notevole uniformità con piccole fluttuazioni locali che forniscono il valore della costante di Hubble al momento della formazione della radiazione Le osservazioni estremamente precise del Telescopio Spaziale Hubble forniscono informazioni altrettanto precise sulla velocità di espansione a tempi remoti, cioè per grandi valori dello spostamento verso il rosso. La ricerca delle supernove I-a Il meccanismo di formazione determina l’intensità dell’esplosione e quindi la quantità di luce emessa. Sono ottime sorgenti campione. Da:http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/supernovae/type1.html I risultati recenti (2003) z L’universo risulta piatto entro un margine di errore notevolmente piccolo - Newton, messo alla porta da Einstein, rientra sorprendentemente dalla finestra z La densità di energia cosmologica vale circa il triplo di quella materiale z Il ruolo della materia stellare e quello della radiazione sono trascurabili Conclusioni z Le origini fisiche dell’energia cosmica e della maggior parte della materia sono ignote z Anche per questo si parla di energia oscura e di materia oscura!
