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Olimpiadi Italiane di
Astronomia
La Società Astronomica Italiana e l’Istituto Nazionale di Astrofisica, in collaborazione con il Ministero
dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, organizzano le Olimpiadi Italiane di Astronomia.
Le Olimpiadi Italiane di Astronomia sono inoltre collegate con le Olimpiadi Internazionali di Astronomia.
Sito web delle Olimpiadi Internazionali di Astronomia http://www.issp.ac.ru/iao/
Ecco il tema con cui è stata ammessa alla gara interregionale del 19-20 febbraio
2012, presso l'osservatorio Astronomico di Capodimonte Napoli, la nostra
studentessa Vainiglia Benedetta della classe 2E
"L'origine dell'universo. Quali sono le principali osservazioni scientifiche a sostegno
dell'ipotesi del Big Bang? A tua conoscenza, esistono altre teorie scientifiche
alternative compatibili con le osservazioni?"
Il problema dell'origine e della struttura dell'universo è stato affrontato per millenni da mitologie,
religioni e sistemi filosofici delle diverse civiltà umane, ma soltanto nel XX secolo è divenuto
oggetto di indagine scientifica e la cosmologia costituisce oggi un'importante disciplina
dell'astrofisica. I primi ad affrontare il problema dell'origine senza fare appello agli dei o al
sovrannaturale, furono i filosofi ionici: Secondo Anassimandro tutta la materia deriva da un
principio primo, da lui chiamato apeiron (illimitato). Altre importanti colonne per la cosmologia
furono Aristarco, Keplero e Galileo. Degna di nota è inoltre la concezione dell'universo come
ammasso omogeneo di sistemi stellari, nato in seguito alla frammentazione di una particella
primordiale, che viene descritta da Edgar Allan Poe nel suo poema in prosa EUREKA. Anche
Einstain elaborò diverse teorie sulla nascita dell'universo. Le teorie della relatività generale. Nel
1919 le teorie di Einstain furono accolte con entusiasmo da tutti. Egli produsse le sue teorie non
semplicemente deducendole dalla pura ragione, ma servendosi di decennali osservazioni. Postulò
che l'universo fosse omogeneo, e che la materia fosse distribuita per tutto lo spazio. E lo spazio è
finito. Iniziarono le tendenze che avrebbero poi fatto formulare la teoria del BIG BANG. Un
Universo finito nello spazio lo è anche nel tempo. L'universo si sarebbe originato da uno strato
basso di entropia. Il big bang rientra a tutti gli effetti nel Modello Standard ed implica nel suo
sviluppo cosmologico di espansione i principi della meccanica quantistica. Le varie fasi di
espansione e relativo raffreddamento, percorrono attraverso le rotture di simmetria la formazione
iniziale di particella come neutrini. Dopo la scoperta della radiazione cosmica di fondo a
microonde nel 1964 e soprattutto quando il suo spettro, cioè la quantità di radiazioni emessa per
ogni lunghezza d'onda, risultò corrispondere allo spettro di un corpo nero. La maggior parte degli
scienziati fu convinta che i dati sperimentali confermavano che un evento simile al big bang aveva
veramente avuto luogo. Come detto prima, anche Edgar Allan Poe descrisse la sua concezione
della nascita dell' Universo. Un'attenta analisi dimostra che in realtà Poe non aveva anticipato la
relatività, ma ha posto e trattato diverse problematiche che sono al cuore della cosmologia
moderna. Poe ha concepito un' Universo newtoniano non statico ma in evoluzione dinamica.
Attribuisce la nascita dell'universo alla frammentazione di una particella primitiva in un "flash" per
l'azione di una forza repulsiva; una volta esauritasi l'azione di questa forza, gli atomi diffusi nello
spazio hanno cominciato ad attrarsi e a formare le stelle e i sistemi stellari, ciascuno dei quali è
destinato a causa della forza di gravità a collassare in futuro ritornando poi all'unità primordiale.
La cosmologia è uno dei settori della scienza più creativi e bizzarri. molto spesso la mancanza di
dati sperimentali a proposito dell'evoluzione dell' Universo lasciano il campo a teorie ed
interpretazioni fantasiose. Certo è che la teoria cosmologica sulla nascita dell'universo più
accreditata, quella del big bang, ha dei paradossi e delle lacune difficilmente sormontabili che
sono tali da far pensare che solo con il miglioramento delle osservazioni sperimentali si possa un
giorno chiarirne l'origine e la sua evoluzione. Tra le più affascinanti teorie cosmologiche troviamo:
la teoria degli scontri tra brane; Universo Evolutivo; Spazio-tempo superfluido; Goldilocks Univers;
Gravità; Fantasmi cosmici; Questo è un piccolo Universo; Velocità della luce maggiore di c;
Neutrini sterili; Dentro Matrix. La prima teoria definisce come il Big Bang avrebbe potuto essere
stato innescato quando il nostro universo si è scontrato con un altro. Questi scontri si ripetono e
c'è la produzione di un nuovo big bang ogni ora, e poi- se il modello ciclico dell'universo è giusto- il
cosmo potrebbe essere immortale. Per la seconda teoria, quando la materia è estremamente
densa e compressa, al centro di un buco nero, questa potrebbe subire una violenta oscillazione in
grado di creare un nuovo giovane Universo. Non è ancora noto però se il nostro universo rientri in
un progetto evolutivo. La terza è una delle più bizzarre nuove teorie cosmologiche; essa afferma
che lo spazio-tempo sia in realtà una sostanza superfluida. Se l'universo è in rotazione, lo spaziotempo superfluido sarebbe disperso con vortici, e questi vortici avrebbero formato poi le galassie.
Il fisico Mazur suggerisce che il nostro universo potrebbe essere nato in un collasso tra stelle ,
dove la combinazione di materia stellare e superfluida di spazio potrebbe riprodurre l'energia
oscura, la forza repulsiva di cui non si conosce la natura e che sta accelerando l'espansione
dell'universo. La quarta teoria esprime il concetto del famoso "principio antropico": l'universo ci
deve essere ospitale, altrimenti non saremmo qui ad osservarlo. Nella quinta teoria è espresso il
pensiero che la materia oscura potrebbe non essere davvero reale. La teoria chiamata
MOND(dinamica newtoniana modificata), suggerisce che la gravità non sia di così bassa intensità
come le attuali teorie possono prevedere. Questa gravità più intensa può ricoprire il ruolo lasciato
libero dalla materia oscura, tenendo insieme le galassie e i cluster, che altrimenti si
allontanerebbero. La sesta teoria propone che tre misteri della cosmologia moderna potrebbero
essere avvolti da una unica presenza spettrale dell'Universo. Dopo aver effettuato un
adeguamento della teoria della relatività generale di Einstain, un team di fisici ha trovato una
strana sostanza che emerge dalla loro nuova teoria, la " condensa fantasma". Può produrre un
effetto repulsivo di gravità e condurre l'inflazione cosmica verso il big bang, mentre
successivamente si potrebbe generare l'accelerazione gravitazionale che viene attribuita alla Dark
Energy. La settima teoria espone che il modello della radiazione di fondo a microonde ha un decifit
sospetto: ci sono pochi grandi agglomerati predetti. Una possibile spiegazione è che l'universo sia
molto piccolo- così piccolo che quando la radiazione a microonde di fondo è stata prodotta, non
poteva contenere grandi agglomerati. Secondo l’ottava teoria non c'è stato tempo per la
temperatura e la densità di uniformarsi in tutte le zone dell' Universo primordiale. La luce aveva
una velocità maggiore rispetto a c ( velocità della luce). La nona teoria rivela che la materia oscura
potrebbe essere fatte dalle più sfuggenti particelle mai immaginate: i neutrini sterili. Questi sono
particelle più pesanti dei neutrini e interagiscono con la materia ordinaria solo attraverso la forza
di gravità, rendendoli impossibili da rilevare. I neutrini sterili potrebbero anche contribuire alla
formazione delle stelle e dei buchi neri nell'universo primordiale, e dare l'impulso alle stelle di
neutroni accelerate intorno alla nostra galassia. Quest’ultima teoria ipotizza che il nostro universo
non è reale. Nick Bostrom, filosofo, ha affermato che ci troviamo probabilmente all'interno di una
simulazione al computer. Assumendo che sia possibile simulare la coscienza, presumibilmente una
futura civiltà potrebbe aver provato a simulare la vita, e probabilmente ci avrebbe provato molte
volte. La maggior parte degli universi simulati precipita- così è probabile che ci troviamo in uno di
essi. In tal caso, tutte le stranezze cosmologiche che si osservano, come la materia oscura e
l'energia oscura, sono semplicemente patch, create appositamente per non far precipitare il
nostro universo e per risolvere alcune incongruenze nella nostra simulazione.
Tante sono le teorie che si sono susseguite nel corso della storia cosmologica al fine di spiegare
complessivamente e completamente questo grande ammasso di materia, energia, vita, originatosi
dal nulla, dal buio totale.
Quindi, concludendo, cosa possiamo affermare che sia l’Universo?
“Non esiste classificazione dell’Universo che sia arbitraria e congetturale. La ragione è molto
semplice: NON SAPPIAMO COSA SIA L’ UNIVERSO!” (Jorges Luis Borges)
Vainiglia Benedetta