IL MODELLO COSMOLOGICO STANDARD
1. La questione dell’origine
2. Edwin Hubble e l’universo che si espande
3. Big Bang, inflazione e prove a favore del Big Bang
4. Il futuro dell’universo e i modelli di Fridmann
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE - SERATA 5 – MODELLO COSMOLOGICO STANDARD
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1. LA QUESTIONE DELL’ORIGINE
• Edda Prosastica
• La Bibbia
• Il modello cosmologico
• Differenze?
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EDDA IN PROSA
Esisteva un grande «nulla» chiamato Ginnungagap. A Nord del
nulla c’era il ghiaccio (Nifheim) mentre a Sud c’era il Fuoco
(Muspelheim). Il fuoco sciolse parzialmente il ghiaccio dando vita
al gigante Ymir.
Per partogenesi nacquesro altrigiganti, che si nutrivano di quanto
veniva prodotto dalla mucca Audumla.
La mucca mangiava a sua volta la brina delle rocce, dalla quale
spuntarono i capelli di un uomo, Buri, che accoppiandosi non si sa
con chi diede vita a Bor, che sposò una gigantessa generando tre
figli: Odino, Vili e Ve. I tre uccisero Ymir e dal corpo del gigante
ebbe origine tutto: il sangue fu il mare, la carne la terra, le ossa le
rocce. I tre presero il fuoco di Muspelheim e lo lanciarono in cielo a
formare le stelle.
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LA BIBBIA CATTOLICA
In principio Dio creò il cielo e la terra.
Ora la terra era informe e deserta e le tenebre ricoprivano l'abisso e lo spirito di Dio aleggiava sulle acque.
Dio disse: "Sia la luce!". E la luce fu. Dio vide che la luce era cosa buona e separò la luce dalle tenebre e
chiamò la luce giorno e le tenebre notte. E fu sera e fu mattina: primo giorno.
Dio disse: "Sia il firmamento in mezzo alle acque per separare le acque dalle acque". Dio fece il firmamento
e separò le acque, che sono sotto il firmamento, dalle acque, che son sopra il firmamento. E così avvenne.
Dio chiamò il firmamento cielo. E fu sera e fu mattina: secondo giorno.
Dio disse: "Le acque che sono sotto il cielo, si raccolgano in un solo luogo e appaia l'asciutto". E così
avvenne. Dio chiamò l'asciutto terra e la massa delle acque mare. E Dio vide che era cosa buona. E Dio
disse: "La terra produca germogli, erbe che producono seme e alberi da frutto, che facciano sulla terra frutto
con il seme, ciascuno secondo la sua specie". E così avvenne: la terra produsse germogli, erbe che
producono seme, ciascuna secondo la propria specie e alberi che fanno ciascuno frutto con il seme,
secondo la propria specie. Dio vide che era cosa buona. E fu sera e fu mattina: terzo giorno.
Dio disse: "Ci siano luci nel firmamento del cielo, per distinguere il giorno dalla notte; servano da segni per le stagioni, per i giorni e per gli anni e servano da luci nel firmamento del
cielo per illuminare la terra". E così avvenne: Dio fece le due luci grandi, la luce maggiore per regolare il giorno e la luce minore per regolare la notte, e le stelle. Dio le pose nel
firmamento del cielo per illuminare la terra e per regolare giorno e notte e per separare la luce dalle tenebre. E Dio vide che era cosa buona. E fu sera e fu mattina: quarto giorno.
Dio disse: "Le acque brulichino di esseri viventi e uccelli volino sopra la terra, davanti al firmamento del cielo". Dio creò i grandi mostri marini e tutti gli esseri viventi che guizzano e
brulicano nelle acque, secondo la loro specie, e tutti gli uccelli alati secondo la loro specie. E Dio vide che era cosa buona. Dio li benedisse: "Siate fecondi e moltiplicatevi e riempite le
acque dei mari; gli uccelli si moltiplichino sulla terra". E fu sera e fu mattina: quinto giorno.
Dio disse: "La terra produca esseri viventi secondo la loro specie: bestiame, rettili e bestie selvatiche secondo la loro specie". E così avvenne: Dio fece le bestie selvatiche secondo la
loro specie e il bestiame secondo la propria specie e tutti i rettili del suolo secondo la loro specie. E Dio vide che era cosa buona. E Dio disse: "Facciamo l'uomo a nostra immagine, a
nostra somiglianza, e domini sui pesci del mare e sugli uccelli del cielo, sul bestiame, su tutte le bestie selvatiche e su tutti i rettili che strisciano sulla terra".
Dio creò l'uomo a sua immagine; a immagine di Dio lo creò; maschio e femmina li creò.
Dio li benedisse e disse loro: "Siate fecondi e moltiplicatevi, riempite la terra; soggiogatela e dominate sui pesci del mare e sugli uccelli del cielo e su ogni essere vivente, che striscia
sulla terra". Poi Dio disse: "Ecco, io vi do ogni erba che produce seme e che è su tutta la terra e ogni albero in cui è il frutto, che produce seme: saranno il vostro cibo. A tutte le bestie
selvatiche, a tutti gli uccelli del cielo e a tutti gli esseri che strisciano sulla terra e nei quali è alito di vita, io do in cibo ogni erba verde". E così avvenne. Dio vide quanto aveva fatto, ed
ecco, era cosa molto buona. E fu sera e fu mattina: sesto giorno. Così furono portati a compimento il cielo e la terra e tutte le loro schiere.
Allora Dio, nel settimo giorno portò a termine il lavoro che aveva fatto e cessò nel settimo giorno da ogni suo lavoro. Dio benedisse il settimo giorno e lo consacrò, perché in esso
aveva cessato da ogni lavoro che egli creando aveva fatto..
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2. EDWIN HUBBLE E L’UNIVERSO CHE SI
ESPANDE
• La scoperta di Hubble
• Il Principio Cosmologico
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1916 – EINSTEIN E LA COSTANTE COSMOLOGICA
Le equazioni della Relatività Generale di Einstein,
pubblicate nel 1916, implicavano un universo che non si
trova in equilibrio ma che deve espandersi oppure
contrarsi.
Anche Einstein si spaventò di questo risultato ed
introdusse un parametro nuovo per bloccare l’universo in
una situazione di staticità: la COSTANTE COSMOLOGICA
Anni più tardi, lo stesso Einstein reputò questa sua introduzione come «il
più grande errore della sua vita», ma in realtà la stessa costante è stata
rivalutata!
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1929 – ANNATA SPECIALE
1.
2.
3.
4.
Crisi economica e crollo di Wall Street
Phoebus Levene isola il DNA
John Cockcroft inventa l’acceleratore di particelle
Motonori Matuyama scopre la periodica inversione del campo magnetico terrestre
Il 15 marzo 1929 il giornale «Proceedings of the National
Academy of Science» pubblica l’articolo di Edwin Hubble
dal titolo «Una relazione tra la distanza e la velocità radiale
delle nebulose extra-galattiche»
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LA «SCOPERTA» DI HUBBLE
Dove si parla di espansione dell’universo?
La velocità radiale esprime la velocità dei corpi celesti rispetto a noi e Hubble, nel suo
studio, misurò proprio la velocità di 24 galassie rispetto a noi. La maggior parte erano in
allontanamento.
1. Misurazione della distanza tramite metodo delle Cefeidi (prima serata)
2. Misurazione del moto radiale tramite Effetto Doppler (quarta serata)
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FU DAVVERO UNA SCOPERTA?
Già nel 1917, Vesto Slipher pubblicò un elenco di 25
galassie, ciascuna con la sua velocità, e quasi tutte
risultavano in allontanamento.
Lo stesso Hubble studiò i dati di Slipher, li trovò
interessanti e ne continuò il lavoro giungendo alla sua
famosa legge.
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LEGGE DI HUBBLE
Le galassie distanti si allontanano da noi, e quanto maggiore è la loro distanza tanto maggiore
è la velocità di allontanamento. I valori di distanza e velocità sono legati in maniera diretta
dalla costante H, detta costante di Hubble, dalla quale dipendono diverse cose.
1. La nostra galassia è al centro dell’universo e tutto si allontana da noi
2. La nostra galassia è una delle tante dell’universo e tutto è dovuto ad un fenomeno di
espansione dell’universo.
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PRINCIPIO COSMOLOGICO
Il posto che occupiamo nell’universo non ha nulla di speciale rispetto a qualsiasi altro punto, su
larga scala.
L’universo è quindi:
ISOTROPO: ovunque guardiamo, a larga scala, l’universo risulta sempre uguale e per provarlo
basta osservare la Radiazione Cosmica di Fondo.
OMOGENEO: l’isotropia è vera da qualsiasi posto dell’universo, non solo dal nostro. Per
provarlo basta usare un po’ di buonsenso e mettere da parte l’egocentrismo.
La «grande scala» è quella offerta dagli ammassi galattici, quindi l’universo è isotropo nelle
scale di almeno 100 milioni di anni luce.
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COME SI MUOVE L’ESPANSIONE ALLORA?
L’esempio più classico è dato da alcuni puntini
disegnati su un palloncino sgonfio.
Quando soffiamo su un palloncino, non esiste un
punto che resta fermo mentre gli altri se ne
allontanano, ma tutti i punti si allontanano l’uno
dall’altro. La superficie del palloncino si espande.
Stessa cosa per la pasta che lievita: quando si
espande fa in modo che tutti i canditi si allontanino tra
loro, senza un vero centro di partenza
dell’espansione.
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DUE FONDAMENTALI IMPLICAZIONI
1. Se andando avanti nel tempo vediamo le galassie
allontanarsi tra loro, tornando indietro nel tempo è
intuitivo verificare che queste galassie un tempo
erano più vicine tra di loro, fino ad arrivare ad un
tempo in cui erano tutte nello stesso punto!
2. Se conosciamo la distanza della galassia più
lontana, la costante di Hubble e la velocità di
allontanamento, possiamo stabilire un limite all’età
dell’universo.
Infatti
proprio
calcolando
correttamente la costante di Hubble si riesce a
sapere che l’universo ha poco meno di 15 miliardi
di anni luce.
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3. BIG BANG, INFLAZIONE E PROVE A
FAVORE
• Big Bang e inflazione
• Radiazione Cosmica di Fondo
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LA TEORIE CHE NASCONO DA HUBBLE
In seguito alla scoperta dell’espansione dell’universo, si formarono vari partiti.
«
Padre Lamaitre (Belgio)
»
George Gamow (Russia)
Fred Hoyle (Inghilterra)
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Halton Arp (USA)
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IL BIG BANG
Solitamente con Big Bang si
intende una esplosione iniziale,
tuttavia una esplosione è un evento
che si verifica in un dato luogo e in
un dato tempo. Ma tempo e spazio
non
esistevano
all’epoca.
«Esplosione» è un termine
improprio. Con Big Bang si intende
il processo di espansione
dell’universo a partire da un
qualcosa di infinitesimo in termini di
dimensione e di infinitamente
grande in termini di energia.
Questo Big Bang esiste ancora
oggi.
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IL BIG BANG – COSA C’ERA PRIMA?
Per non cadere nelle contraddizioni dell’Edda Prosastica e dell’Antico
Testamento, la scienza risponde con «non si sa». Potrebbe esserci stato
tutto o niente!
Proprio per questa «ignoranza scientifica» e per questo «non sbilanciarsi»,
la Teoria del Big Bang è accettata dalla chiesa cattolica perché lascia
ancora spazio all’intervento divino, almeno fino a quando la teoria non
riuscirà a risalire nel tempo fino all’inizio di tutto.
Ogni «rivelazione» è pura congettura, narrativa.
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IL BIG BANG – L’ERA DI PLANCK
Tutto parte dal momento 10-43 (un decimilionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo)
secondi dopo l'inizio di tutto, detto Era di Planck.
Diametro dell’universo: un milione di miliardi più piccolo rispetto al diametro di un atomo di idrogeno.
Temperatura intorno ai 1032 Kelvin. Struttura spugnosa. Quattro forze (gravità, elettromagnetismo, interazioni
nucleari forte e debole) unificate. Quantistica e Relatività indistinguibili.
Al termine dell'era di Planck, la gravità si separò dalle altre forze ed iniziò a vivere secondo le leggi che
attualmente conosciamo.
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IL BIG BANG – DOPO 10-35 SECONDI, INFLAZIONE
Al momento 10-35 anche interazione elettrodebole e interazione nucleare forte
ottennero l'indipendenza, e poco più tardi la prima si scisse in elettromagnetica e
nucleare debole, dando vita alle attuali quattro forze e quindi ad un universo noto in
piena regola.
Si formarono i quark, i leptoni (elettroni, neutrini) e le loro antiparticelle, ovvero tutta
quella serie di elementi che sono noti come brodo primordiale o zuppa di quark.
Proprio in questo momento, da 10-33 a 10-26 secondi, l’universo ha avuto una
espansione velocissima nota come INFLAZIONE, che ha spianato lo spazio
consentendo l’aspetto di omogeneità che riscontriamo oggi a larga scala.
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IL BIG BANG – DOPO 10-6 SECONDI
ASIMMETRIA BARIONICA
I leptoni persero il loro equilibrio e l'universo iniziò ad essere governato dai
fotoni (era radiativa).
Con temperature tanto elevate i fotoni potevano convertire la propria energia
in coppie particella-antiparticella in grado di annichilarsi a vicenda,
restituendo l'energia di nuovo sottoforma di fotoni.
Viene a crearsi una asimmetria (una parte su un miliardo) tra materia e
antimateria ed è proprio per questo che oggi esistono le strutture cosmiche
che vediamo. Senza questa asimmetria avremmo un universo di energia
pura, senza materia barionica.
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IL BIG BANG – DOPO UN MILIONESIMO DI SECONDO
La temperatura scend sotto i mille miliardi di gradi Kelvin con conseguente impossibilità di cuocere i quark
che, quindi, riuscirono a trovarsi un compagno per dar vita a particelle più pesanti chiamate adroni (era
adronica).
Le asimmetrie esistenti passarono quindi a particelle più grandi con grandi conseguenze: la temperatura più
bassa implica impossibilità di dar vita alla creazione spontanea di particelle-antiparticelle, che quindi andò
sempre più diminuendo.
Ogni miliardo di annichilazioni lasciava un miliardo di fotoni ed un solo adrone (eccesso di materia su
antimateria), che un giorno darà luogo alle galassie che vediamo.
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IL BIG BANG – DOPO UN SECONDO
La temperatura scende a 10 miliardi di gradi: l'universo contiene soprattutto fotoni, elettroni e neutrini e le
loro antiparticelle, insieme a pochi neutroni e protoni.
Con l'espansione e la diminuzione di temperatura, il ritmo con cui venivano prodotte le coppie elettroneantielettrone nelle collisioni scese al di sotto del ritmo con cui le coppie stesse venivano distrutte per
annichilazione.
La maggior parte di elettroni e positoni si devono essere annichilati tra loro per produrre altri fotoni, lasciando
un esiguo numero di elettroni residui.
Sopravvive un elettrone su un miliardo. Neutrini ed antineutrini, invece, interagiscono pochissimo con la
materia ed esistono ancora oggi: non diedero vita a nessun processo di annichilazione, o quasi.
Nel cosmo resta un elettrone per ogni protone.
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IL BIG BANG – DOPO TRE MINUTI
La temparatura è di 1 miliardo di gradi, che è la temperatura vigente all'interno delle stelle più calde: protoni e
neutroni iniziano a combinarsi per dar vita a nuclei di atomi di deuterio, contenenti un protone ed un neutrone
(nucleosintesi primordiale).
I nuclei di deuterio si combinarono con altri protoni a formare nuclei di elio, litio e berillio. La temperatura era
ancora tanto alta da consentire agli elettroni di girare liberamente per lo spazio urtando continuamente i
fotoni.
I neutroni rimanenti decaddero in protoni, formando il nucleo degli atomi di idrogeno.
Chi pensò questo sistema teorico, si sbilanciò sostenendo che la radiazione (espressa come fotoni) di
questa espansione avrebbe dovuto esistere ancora oggi, con una temperatura di poco superiore allo zero
assoluto, circa 2,7° K.
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IL BIG BANG – DOPO QUALCHE ORA
Dopo poche ore, la produzione di elio e degli altri elementi si arrestò e tutto continuò ad espandersi così,
senza note di spicco.
Tutto quello che doveva essere creato, era già stato creato!
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IL BIG BANG – DOPO 380.000 ANNI
I fotoni sono liberi di muoversi ora e di
uscire dai ripetuti scontri con gli elettroni
liberi.
Termina la cosiddetta «dark age» e
l’universo diventa trasparente alla luce.
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IL BIG BANG – LE PRIME STRUTTURE
L'universo è creato, e l'asimmetria farà il resto d'ora in poi seguendo le leggi della Relatività.
In alcune zone, una attrazione gravitazionale più forte ha fatto si che, a fronte del resto dell'universo che
continuava ad espandersi, le zone stesse furono oggetto di arresto dell'espansione ed addirittura di
contrazione. Questa asimmetria di espansione dovrebbe aver innescato il processo di rotazione
internamente alle zone a gravità maggiore. Più le zone si contraevano e più la rotazione diventava forte,
esattamente come una ballerina su ghiaccio ruota più velocemente nel momento in cui stringe le braccia al
corpo. Dovrebbero essere nate così le galassie a spirale.
All’interno delle galassie nascono le prime stelle.
Le stelle più grandi esplodono come supernovae e forniscono all'universo materiali pesanti in una nube di
gas. Da queste nubi sono nati stelle e sistemi planetari come il nostro.
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IL BIG BANG – QUELLO CHE DOVREBBE RIMANERE
Si è detto che una temperatura come quella iniziale deve essere
presente ancora oggi, anche se l’espansione dell’universo ha fatto
diminuire la temperatura stessa e quindi l’energia.
Nel 1965, Robert Dicke, James Peebles e David Wilkinson, a
Princeton, decisero di verificare una teoria di George Gamow che
prevedeva la presenza di un residuo di radiazione a circa 2,7° K (270° C), quindi nello spettro delle microonde.
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IL BIG BANG – QUELLO CHE E’ STATO TROVATO
Sempre nel 1965, Arno Penzias e Robert Wilson scoprono quasi
accidentalmente ciò che i tre scienziati di Princeton stavano
cercando: un eccesso di radiazione a 3° Kelvin provenire da tutto
il cielo.
In realtà stavano soltanto testando una strumentazione della Bell,
e prima di confermare questo rumore le provarono tutte, compreso
ripulirlo da escrementi di piccioni, ma molto spesso i testi fanno
passare i due tecnici della Bell per due incapaci pieni di fortuna,
cosa non vera.
La scoperta valse loro il Nobel!
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IL BIG BANG – LA RADIAZIONE COSMICA DI FONDO
La CBR, a prima vista, presenta delle
note non uniformi in quantità di una parte
su mille in ciascuna direzione, ma si tratta
di un effetto Doppler legato al movimento
della nostra galassia. Tolta questa
impurità di calcolo, la radiazione appare
uniforme con uno scarto di uno ogni
centomila con radiazioni leggermente
maggiori
o
leggermente
minori
corrispondenti alle zone dove, all'età
universale 380.000, la materia era più
presente o meno presente, incubazione
delle attuali strutture cosmiche.
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4. FUTURO DELL’UNIVERSO E MODELLI DI
FRIDMANN
• La questione della materia critica
• La forma dell’universo
• Quale futuro per l’universo
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DOVE VA L’UNIVERSO…
Abbiamo detto che Einstein sbagliò ad introdurre una costante
cosmologica al fine di mantenere l’universo statico.
Se lanciamo una pietra in aria, la normalità è vederla ricadere a Terra
oppure (con forza incredibilmente grande) vederla fuggire dalla nostra
gravità (non è molto normale… ma è accettabile teoricamente!)
Strano invece sarebbe vedere il sasso fermarsi in aria!
Il «viaggio» del sasso dipende dalla gravità terrestre e dalla forza che
abbiamo impresso al lancio rispetto alla velocità di fuga.
Possiamo sostituire la Terra con la massa dell’universo e il sasso con le galassie distanti per vedere
se queste, data la loro velocità, tendono a tornare indietro oppure a perdersi per sempre.
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I MODELLI DI FRIEDMANN
Aleksandr Friedmann è un fisico russo che ebbe il merito di prendere le
equazioni della Relatività Generale e non contaminarle con costanti
cosmologiche.
Sulla scia di quanto già intuito da De Sitte, Friedmann giunse ad una
soluzione delle equazioni di Einstein avanzando ipotesi sulla densità
critica dell’universo giungendo ad ipotizzare che le galassie più distanti
si allontanassero a velocità maggiori. Era il 1922 e Friedmann ipotizzò
un universo in espansione ben prima che Hubble lo osservasse.
Friedmann elaborò un solo modello, ma modificando la variabile relativa alla densità critica
dell’universo è possibile estrarne altri due e ciascuno dei tre modelli porta ad un futuro
dell’universo differente.
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PRIMO MODELLO DI FRIEDMANN
L'espansione avviene ad una velocità non sufficientemente a mantenere
l'espansione in eterno.
Verrà quindi il momento in cui l'espansione sarà arrestata dall'attrazione
gravitazionale esercitata dalla massa che compone l'universo prima che le
galassie saranno costrette a tornare ad avvicinarsi in una fase di contrazione
dell'universo.
Importante implicazione: l'universo è finito ma, espandendosi fino al punto di
massimo verso ogni direzione, assume una forma sferica che fa si che non
abbia un confine. Lo spazio, in tal caso, viene ad assumere una curvatura
positiva dove il centro della sfera è presente nella terza dimensione e non
sulla superficie che rappresenta lo spazio.
Un universo simile avrebbe come fine possibile quella di un ritorno
alla singolarità di partenza, un Big Crunch.
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SECONDO MODELLO DI FRIEDMANN
L'espansione avviene ad una velocità talmente elevata che l'attrazione
gravitazionale esercitata dalla massa dell'universo non può arrestarla, ma al
massimo rallentarla.
Anche in questo modello, la distanza iniziale tra le galassie era uguale a zero
ma alla fine queste non convergono di nuovo ma continuano ad allontanarsi
le une dalle altre ad una velocità costante.
In tali ipotesi, l'universo è curvato negativamente assumendo una forma
a sella. In tal caso, l'universo avrebbe una curvatura negativa.
La presenza di energia oscura provocherebbe addirittura una espansione
accelerata dell'universo. La fine di un universo in continua espansione
sarebbe data dalla morte termica o da un Big Rip.
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TERZO MODELLO DI FRIEDMANN
La velocità di espansione dell'universo è appena sufficiente ad evitare la
contrazione dovuta all'attrazione gravitazionale, il che equivale a dire che la
densità reale dell'universo è pari esattamente alla densità critica oltre la
quale l'universo torna a comprimersi.
Come nel secondo modello, la distanza tra le galassie parte da zero ed
aumenta all'infinito ma stavolta la velocità alla quale l'allontanamento avviene
tende a zero senza tuttavia raggiungerlo mai.
In tali condizioni l'universo ha una forma piatta e la fine alla quale può andare
incontro è simile a quella vista nel secondo modello solo che la morte termica
si verifica all’infinito.
Si parla in tal caso di universo piatto: nello spazio a curvatura nulla ha
estensione infinita in ogni direzione, in tre dimensioni.
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IL PROBLEMA DELLA MATERIA
Basterebbe contare la materia visibile per fare i calcoli e
verificare se questa possa essere abbastanza da far
tornare indietro le galassie, eppure non è così.
Dai calcoli risulta infatti che la materia visibile costituisce
soltanto una piccola percentuale di quella esistente
nell’universo, laddove materia è inteso nel suo significato
più ampio, comprendendo l’energia.
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NECESSITA’ DELLA MATERIA OSCURA
I moti degli ammassi galattici e delle stelle più
periferiche delle galassie ci insegnano che lo
spazio è permeato da una materia che non
riusciamo a vedere ma che si manifesta per
effetto gravitazionale, ad esempio tramite le
lenti gravitazionali. Si tratta della MATERIA
OSCURA.
Già ipotizzata da Zwicky nel 1933 durante lo
studio degli ammassi galattici, soltanto negli
anni Settanta fu presa in considerazione in
modo serio.
Non è bello sostenere che il 21% della materia dell’universo ci sfugge, tuttavia l’evidenza empirica ci
dice che questa materia esiste davvero.
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1998 – ENERGIA OSCURA E COSTANTE DI EINSTEIN
Il 1998 un articolo di Saul Perlmutter del Berkeley Lab
spiega al mondo che l’universo è in accelerazione.
La costante cosmologica di Einstein, bocciata dallo stesso
Albert, fu ripristinata come elemento anti-gravitazionale per
giustificare un qualcosa che spinge l’universo ad espandersi
in maniera accelerata. Questo qualcosa è definito energia
oscura e rappresenta ben il 75% dei costituenti dell’universo!
La teoria della nucleosintesi primordiale regola la formazione degli elementi leggeri nell'universo
primordiale, come l'elio, il deuterio ed il litio. La teoria della struttura a grande scala dell'Universo
regola la formazione della struttura dell'universo, stelle, quasar, galassie e gruppi e ammassi di
galassie. Entrambe queste teorie suggeriscono che la densità dei barioni e della materia oscura
fredda nell'universo sia circa il 30% della densità critica per la chiusura dell'universo. Le misurazioni
della radiazione cosmica di fondo indicano che l'universo è molto vicino ad una curvatura nulla.
Quindi, sappiamo che alcune forme di energia devono costituire il restante 70%.
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IL NOSTRO UNIVERSO
Da quel che risulta, quindi, il modello di Friedmann che si avvicina alla nostra realtà è il terzo, che
prevede una curvatura nulla o quasi.
Il nostro universo va quindi incontro ad una espansione senza fine che porterà le galassie ad
allontanarsi sempre di più l’una dalle altre. L’espansione inoltre è anche accelerata dalla presenza
di energia oscura.
BIG FREEZE O BIG RIP
La fine di un universo in continua espansione è
quella legata ad oggetti sempre più distanti e ad una
temperatura sempre più in calo, quindi un
raffreddamento generale che porterà alla morte
termica (BIG FREEZE) oppure, come sostengono
altri, allo spezzarsi di ogni materia nelle sue particelle
più elementari (BIG RIP).
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COSA RIUSCIRA’ A CAPIRE L’ASTRONOMO FUTURO?
• Con l’espansione accelerata, tra cento miliardi di anni la nostra Galassia sarà fusa con M31
mentre tutte le altre si saranno allontanate e non saranno più visibili;
• L’universo sarà formato per il 60% da elio, per il 20% da idrogeno e per il resto da metalli;
• La Radiazione Cosmica di Fondo non sarà più a microonde ma nel radio e non ci saranno
motivi per andarla a cercare visto che non ci saranno galassie visibili in allontanamento tali da
far pensare ad un Big Bang.
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PROSSIMA SERATA 14 GIUGNO 2012
Teorie cosmologiche alternative
Teoria dell’universo stazionario – Teoria delle Superstringhe e M-Theory
Universo a grande scala: universo frattale
CORSO DI ASTRONOMIA DI BASE - SERATA 5 – MODELLO COSMOLOGICO STANDARD
41
