L’UNIVERSO
INDICE
ARGOMENTI:
BIG BANG
UNIVERSO STATICO E IN ESPANSIONE
TEORIA DELLO STATO STAZIONARIO
TEORIA DELLA MATERIA OSCURA
LE STELLE E LA LORO EVOLUZIONE
STELLE DOPPIE
BUCHI NERI
UNIVERSI PARALLELI (approfondimento opera di S. Hawking)
SIR ISAAC NEWTON: THE UNIVERSAL LAW OF GRAVITATION
BIG BANG
• Inizio dei tempi: quark;
• Frazione infinitesima di secondo: gruppi di
3 di quark a dare protoni e neutroni;
• 3min: protoni + neutroni a dare nuclei degli
elementi leggeri (H,He);
• 300.000 anni: nuclei + elettroni a dare gli
atomi;
• 1.000.000.000 anni: stelle e galassie.
UNIVERSO STATICO E
UNIVERSO IN ESPANSIONE
• Universo statico: i corpi si allontanano tra di loro, fino a
quando la loro forza attrattiva dovuta alla densità totale
dell’universo li farà riavvicinare, provocando un “big
crunch” (densità tot. > 5 x 10¯³º g/cm³).
• Universo in espansione: la mutua attrazione
gravitazionale tra le galassie determina un leggero
rallentamento della velocità di recessione, man non tale da
arrestare il moto di espansione dell’Universo che
continuerebbe all’infinito.
TEORIA DELLO STATO STAZIONARIO
(1948, Bondi, Gold, Hoyle)
• In un dato istante l’Universo è mediamente
identico in qualunque luogo.
• L’Universo risulta sempre identico a se stesso in
qualunque momento.
• La
diminuzione
di
densità
provocata
dall’espansione viene bilanciata da una continua
produzione di nuova materia (in contrasto con la
scoperta della radiazione cosmica di fondo).
TEORIA SULLA MATERIA
OSCURA
• Se si stima la massa dell’Universo, semplicemente
moltiplicando la massa di una galassia media per il
numero delle galassie visibili si trova un valore
che è circa il 5-10% del valore critico.
• Se si stima la massa dell’Universo determinando
quella di un ammasso di galassie moltiplicato per
il numero di ammassi, si trova un valore molto
vicino a quello critico.
CONCLUSIONE: esistenza materia oscura.
LE STELLE E LA LORO
EVOLUZIONE
• Protostella.
• Nascita della stella con relative fusioni.
• A seconda della massa e della densità le stelle
possono diventare: buco nero,
nane bianche
o
stella di neutroni
(pulsar)
raggio relativamente piccolo,
alta temperatura
piccolo raggio
(circa 15 km),
grande forza
gravitazionale,
emissione di onde radio
DIAGRAMMA H-R
• Mette a confronto la luminosità e la
temperatura delle stelle.
• E’ composta da una sequenza principale
(banda obliqua) sulla quale sono disposte le
stelle, che sono in equilibrio tra temperatura
e luminosità.
STELLE DOPPIE
• Quando le stelle fanno parte di sistemi binari vengono
chiamate stelle doppie, in cui una delle due stelle eclissa
l’altra:
i sistemi binari possono
essere formati anche da
una stella e un buco nero
(CYGNUS X-1)
diversa luminosità
nel tempo
BUCHI NERI
• PROPRIETA’:
forza gravitazionale tale
da trattenere anche la luce.
Orizzonte degli eventi: la
superficie superiore del
buco nero, dove vengono
trattenuti anche i raggi di
luce.
Ergosfera: la materia
viene sollecitata a ruotare
con il buco nero.
• FORMAZIONE:
si ha quando la stella,
collassando, possiede
massa elevata e raggio
piccolissimo (Sole: raggio
3 km).
UNIVERSI PARALLELI
• Collegamento tra un buco nero e un buco bianco attraverso
i “wormholes”.
• Tutto ciò che entra dal buco nero passa per la singolarità,
(densità infinita), e viene espulsa dal buco bianco sotto
forma di antimateria.
“BUCHI NERI E UNIVERSI
NEONATI” di S. Hawking
• L’ Entropia di un buco nero aumenta man
mano che acquisisce materiale cosmico
dall’esterno.
• Teorizza che ogni buco nero può emettere
energia per il principio di indeterminazione
della meccanica quantistica; in seguito a
questa emissione il buco nero evapora.
SIR ISAAC NEWTON: THE
UNVERSAL LAW OF GRAVITATION
• What really happened with the apple?
One day when he was under an
apple tree, an apple fall on his head
and so he began to think about the
Universal Law of Gravitation.
• Sir Isaac’s most excellent idea:
The orbit of the Moon about the Earth could be a
consequence of the gravitational force. This can be
illustrated with the thought experiment shown in the
following figure.
Newton came to the
conclusion that any two
objects in the Universe
exert gravitational attraction on each other, with
the force having a
universal form.
