Devo ammetterlo, non ho mai creduto molto nella materia e nell’energia oscura. Mi sembrava una specie di artificio teorico per fare tornare i conti. Sotto sotto, forse, preferivo che si cambiasse la legge di gravità (vedi articolo di qualche settinana fa). Tuttavia, un nuovo, accurato e gigantesco studio compiuto su un numero enorme di galassie sembra confermare decisamente che l’Universo stia veramente accelerando la propria espansione. Qualcosa di non visibile, ma estremamente reale deve causare questa tendenza.
Cosa di più semplice e intuitivo, allora, di un’energia che ci trascina verso un oceano sempre più vasto? Il nostro Universo è come se galleggiasse in un fiume invisibile che si allarga sempre di più, mano a mano che si avvicina al mare. Galassie come naufraghi che cercano disperatamente di tenersi per mano attraverso la legge di gravità, mentre la corrente sempre più impetuosa e le dimensioni crescenti del letto fluviale lottano per distruggere il loro legame e allontanarli fino a disperderli nel mare senza dargli la possibilità di vedersi l’un l’altro. Scusate il paragone, sicuramente inesatto per molti versi, ma l’impressione finale che mi assale è proprio questa.
Torniamo ai dati scientifici, e permettetemi un breve prologo, che sarà molto utile per il proseguo dell’articolo
Sappiamo che circa 400000 anni dopo il Big Bang l’Universo era denso e caldo, saturo di particelle ed energia. Una specie di zuppa primordiale. Le perturbazioni reciproche scatenarono sistemi di onde energetiche in qualche modo simili ai cerchi che si originano buttando un sasso nell’acqua. Essi si scontrarono, si annullarono, si sommarono a ritmo impressionante e rapidissimo. In questo sistema caotico (anche se in realtà si stava andando verso l’ordine) iniziarono a crearsi concentrazioni di materia, gli embrioni delle future strutture cosmiche. Questo quadro confuso ma già ben delineato è quanto si osserva nella radiazione cosmica di fondo.
Da quegli embrioni sono nate le galassie e le loro distanze reciproche nelle fasi più antiche sono state controllate proprio dalle $fasi$ turbolente iniziali. Le increspature formatesi attraverso le onde energetiche hanno creato una specie di distanza “preferita” tra le strutture. In altre parole, le galassie primitive si sono sistemate a distanze reciproche non casuali, ma dipendenti dal gioco di forze che aveva dominato l’Universo “bambino”. Un “righello” abbastanza regolare e costante separava le prime creature che iniziavano la loro vita.
Gli astronomi hanno allora misurato milioni di galassie, separandole in base alla loro distanza da noi (ossia in base alla loro età) e producendo alla fine una mappa tridimensionale di un milione di galassie comprese tra i 9 e gli 11 miliardi di anni luce. A quel punto si è potuto misurare il righello, che è risultato piuttosto ben definito, come la distanza tra le creste delle onde oceaniche che si susseguono con regolarità. Il valore “odierno” è stimato essere di circa 500 milioni di anni luce (occhio, che si intende tra galassie NON appartenenti a un gruppo o ammasso).
Figura 1. Lo schema di determinazione del “righello” che separa le coppie di galassie.
A questo punto possiamo tornare ai recenti risultati osservativi.
Il Galaxy Evolution Explorer della NASA e il telescopio anglo-australiano di Siding Spring hanno compiuto un lavoro eccezionale, studiando per 5 anni 200000 galassie. Lo scopo era quello di misurare la loro distanza per poi calcolare l’espansione dell’Universo.
Per misurare la distanza delle galassie lontane si usa normalmente il metodo delle “candele standard”, ossia delle supernove di tipo Ia. Dato che la luminosità intrinseca di queste è pressoché costante, la diminuzione apparente della loro luminosità dipende solo e soltanto dalla distanza. Misurando per ognuna di queste galassie la velocità di allontanamento (redshift) si risale alla velocità di espansione dell’Universo.
A questo punto però si è aggiunto un secondo metodo indipendente, quello basato sul “righello”. Prendendo come distanza odierna tra coppie di galassie 500 milioni di anni luce, si è visto che questa distanza varia in funzione del tempo. Più una coppia di galassie è lontana da noi e più piccola è la distanza reciproca. Una conferma indipendente dell’espansione accelerata. Per capire meglio la differenza tra i due metodi, basta dire che il primo si basa su una misura di luminosità, il secondo su una misura di distanza, come mostrato e spiegato nella Fig. 2.
Figura 2. Il diagramma illustra i due metodi usati per misurare la velocità di espansione dell’Universo. A sinistra quello delle “candele standard”. Le supernove di tipo Ia hanno una luminosità intrinseca costante. Se esse vengono osservate in galassie diverse e mostrano luminosità diverse significa che le galassie si trovano a distanze diverse. In altre parole, misurando la variazione luminosa si risale alla distanza. A destra il metodo del “righello”. Esso si basa sulla preferenza (dovuta alla costruzione primigenia) che hanno le coppie di galassie di situarsi a una distanza costante tra loro. Questa distanza può variare nel tempo solo a causa dell’espansione dell’Universo. Oggi questo righello vale circa 500 milioni di anni luce. Osservando i valori del righello per coppie di galassie di epoche diverse, si misura quindi l’espansione dell’Universo. Apparentemente è come se si osservasse un righello, di lunghezza fissa, a distanze sempre maggiori.
Questa doppia conferma, favorisce di molto l’ipotesi dell’energia oscura e chiarisce come essa potrebbe agire. Essa è in perenne battaglia con la gravità. Nei primi otto miliardi di anni dell’Universo, la gravità vinceva facilmente a causa della relativa vicinanza delle galassie. Dilatandosi lo spazio e diluendosi la materia al suo interno, la gravità iniziò a perdere colpi rispetto all’energia oscura, che agiva e agisce in senso opposto. E come se si lanciasse una pallina sempre più in alto, fino a che a un certo punto invece di cadere a terra venisse trascinata sempre più lontano: fino a una certa $altezza$ vince la gravità, poi il fiume impetuoso dell’energia oscura ha il sopravvento. Ecco i nostri naufraghi separati dalla corrente del fiume invisibile.
In altre parole, è come se esistesse una costante cosmologica da sommare all’espansione dell’Universo a seguito del Big Bang. Per un po’ la gravità l’ha contrastata egregiamente, ma a un certo punto ha dovuto cedere. Ecco quindi l’accelerazione dell’espansione attuale. Insomma, l’errore di Einstein per riuscire a spiegare un Universo statico che non collassasse su se stesso per auto gravitazione, non era poi un vero errore.
Pensate cosa potrebbe dire oggi il grande fisico se avesse in mano le ultime prove osservative? Non oso nemmeno pensarci, senza nulla togliere ai fisici di oggi, ovviamente…
Figura 3. La griglia viola rappresenta l’energia oscura che si distribuisce ovunque nell’Universo e lo trascina con sé. La griglia verde rappresenta gli effetti “locali” della gravità, costretta a cedere quando le distanze diventano troppo grandi.
Caro Enzo come vediamo Einstein era un grande e basta, la sua mente andava ben aldilà di ogni mente, è come se vedesse con un più ampio spettro non visibile ai comuni mortali, poi il suo animo umano e modesto lo frenava , lo faceva ripensare per paura di esagerare, ma chissà quante intuizioni non dette sono frullate in quel cervello all’apparenza un po’ …”alieno”.
Ora esagero e spazio io. L’universo è attratto da ciò che lo ha creato? E’ questa l’energia oscura? Ciò che ha dato vuol riprendere ? Mah chissà, andiamo avanti con la nostra sana sete di conoscenza e sempre cose nuove scopriremo. Che bello!
Caro Enzo,
La costante cosmologica venne introdotta da Einstein, appunto, per riuscire a spiegare un Universo statico che non collassasse su se stesso per auto gravitazione e che non si espandesse all’infinito, fino a vincere la forza di gravità e disperdere la materia..
La conferma dell’energia oscura e di una sua costanza dovrebbe, invece, avvalorare la tesi del Big Rip (non mi piace 🙁 🙁 🙁 )
Spero che l’energia oscura non sia costante, ma che si riduca fino ad equilibrare l’attrazione gravitazionale ( E vissero così felici e contenti 🙂 🙂 🙂 ).
Quante castronerie… Scusatemi!!!
@enzo
ti ricordi la mia domanda dell’altra volta? era proprio sull’energia oscura…
ma si è certi della sua esistenza? e come si potrebbe verificare sperimentalmente la sua esistenza?
ma quest’energia può finire o è infinita?
grazie in anticipo… e grazie delle tue spigazioni chiare e esaurienti… 😉
Enzo,ma come mi metti in discussione il Re della Fisica moderna?
scherzo !
Non si può contestare Eistain la sua genialità non ha pari!
E poi è il mio mito! 😈
Cmq apparte questo piccolo scherzo,enzo mi sai dire qualcosa su gli ultimi attimi di vita di Eistain?
può sembrare una domanda strana,lasci che ti spiego meglio,7 anni fà mi pare la Rai trasmise una fiction sul grande Eistain,nelle scene finali in cui egli era ormai ammalato ed in procinto di morire,il grande fisico faceva appuntare su un tacuino dall’infermiera ogni pensiero,per farla breve il grande fisico tra la vita e la morte aveva ricevuto in dono la conoscenza del tutto cioè delle reali estensioni dell’universo e dell’unificazioni delle leggi fisiche cioè la teoria del tutto!
Nella fiction però egli muore prima di poter dettare all’infermiera la teoria del tutto! Terminado la sua vita con la frase allora è cosi che è fatto l’universo!
Le mie domande sono cosa dicono la biografia ufficiale di Eistain?
E possibile che esseri di luce (credo Angeli) gli abbiano rivelato segreti più grandi della stessa Relatività Generale?
Eistain era ebreo forse come ogni scenziato era anche ateo,e possibile che egli negli ultimi momenti di vita abbia visto la gloria di Dio? 😯
Mi rivolgo a chiunque sappia qualcosa e mi interessa sapere la vostra opinione Grazie e Ciao! 😎
@Enzo,
quando si parla di “Grande Unificazione” si fa sempre riferimento a quattro forze fondamentali, non sarebbe ora di aggiungere anche l’energia oscura?
Ultima cosa: si sa già un ordine di grandezza di questa energia? Per esempio paragonandola all’attrazione gravitazionale?
Dai, voglio sparare una sciocchezza anche io. 😀
Così come si è scoperto che la nostra galassia non era tutto l’universo ma solo una delle tante galassie, qua su Gliese 581 si dice che l’energia oscura risulterà essere in realtà l’effetto di molteplici universi, di cui ne sarà un’evidenza. 😮
OK, fine dei 30 secondi di fantascienza di Al Ien. 😛
Grande Einstein!!Comunque dato che tutti fanno domande ne faccio una anch’io, ma l universo dov’è?Dato che non e infinito anche lui deve essere posto da qualche parte se io metto una bottiglia su un tavolo so che e sul tavolo, ma l universo su che cosa e appoggiato?Su un tavolo anche lui? 😯
Magari un giorno lo scopriremo
cari tutti,
scusate…mi era scappata l’uscita di quest’articolo e non avevo visto le domande e i commenti… Grazie Stefano!!!
Che dire? Io non penso vi sia bisogno di visioni spirituali o metafisiche per dare una collocazione all’energia oscura. Purtroppo è ancora troppo presto per potere non solo inserirla in un quadro generale, ma anche solo definirla esattamente. Diciamo che ci accorgiamo di qualche effetto, ma non sappiamo ancora da cosa è realmente dovuto. magari verrà fuori una spiegazione alternativa. resta il fatto che il suo contributo “latente” era già stato intuito da Einstein. Cosa abbia visto negli ultimi istanti della sua vita fa parte di racconti e di estrapolazioni. Personalmente non credo agli angeli che gli aprono gli occhi e che improvvisamente gli fanno vedere la realtà delle cose. Perchè proprio in quel momento? Perchè non prima quando poteva ancora lasciare pagine scritte oppure perchè non dopo quando non avrebbe potuto lasciare niente? E poi, se ci fosse il dopo, non ci sarebbe stato bisogno di aprirgli gli occhi negli ultimi minuti…avrebbe avuto un tempo infinito per capire e vedere direttamente. Scusate la mia versione molto realistica e poco sognatrice, ma non riesco a mischiare troppo mente umana, etica, estetica e fede… Un’ultima cosa… Einstein è stato sicuramente un genio eccezionale, ma ricordiamoci che è vissuto in un periodo in cui altri fantastici fisici enunciavano teorie e spiegazioni. Un periodo d’oro, un po’ come è successo nell’Italia del Rinascimento per l’arte. Vi era Michelangelo o Leonardo, ma la loro grandezza era accompagnata da decine di altri personaggi fondamentali. Forse, sotto quest’0aspetto, è stato ancora più grande Newton, che ha rivoluzionato il sapere in un momento di relativa stasi della conoscenza. Sì vi erano stati Galileo, Keplero e altri, ma la sua visione logica, deduttiva e di sintesi andava ben oltre…
Per concludere… ancora molto vi sarà da fare, da studiare e da ragionare per considerare l’energia oscura qualcosa di veramente reale su cui stendere teorie e pianificare osservazioni riusolutive.
Una domanda. Si sostiene che l’universo abbia all’incirca 14 miliardi di anni in quanto le galassie più lontane si trovano a 14 miliardi di anni luce da noi e dunque vediamo, per così dire, l’origine dell’universo.
Non mi è mai però parso chiaro perchè la lontananza di una galassia debba coincidere con la sua età. Mi spiego meglio: accogliendo l’ipotesi del big bang dobbiamo presumere che la “materia” (perdonatemi il semplicismo) si sia espansa più o meno omogeneamente in tutte le direzioni. Dunque ciò che è “qui” e ciò che è “là” erano all’inizio vicini, poi si sono allontanati e si allontanano, ai primordi, più o meno alla stessa velocità. Poi abbiamo le galassie, le stelle, tutto quello che volete voi, l’aumento della velocità di allontanamento ecc. Ma perchè allora dite che noi vediamo la luce di una galassia quando l’universo si stava formando? Forse che quella galassia si è formata miliardi di anni prima della nostra? Non dovremmo sottrarre allaora alla sua età quella della nostra galassia? Lo so, è un ragionamento intricato, ma non riesco a spiegarmi perchè ciò che si trovava all’inizio fianco a fianco (il “qui” ed il “là”) dobbiamo poi misteriosamente presumerli come fossero stati sempre distanti. Cerco di semplificare ancora di più: perchè si presume che la luce della galassia distante 14 miliardi di anni luce dalla nostra e che oggi vediamo debba essere quella emessa all’origine dell’universo quando essa in realtà già viaggiava nel momento in cui si formava la nostra galassia e dunque la “colpiva” e non era tanto distante quanto è oggi?
Secondo varie teorie del multiverso il nostro universo risiederebbe in una schiuma quantistica insieme ad altri universi,per verificarlo dovremmo solamente attraversare un buco nero almeno per adesso e impossibile.
Per il sig Rezzonico
Enzo senza mortificare gli altri grandi scenziati,ma Eisntain e stato l’unico che con la sua relatività generale a provato le sue tesi nella realtà!
Poi non sò se credi o no in Dio,e una questione personale,ma come me la spieghi l’esistenza della singolarità o della schiuma quantistica senza l’esistenza di Dio?
Pur volendo sostenere una tesi atea,da dove si sarebbe prodotta l’energia sufficiente a creare galassie,stelle,pianeti ecc. pur volendo dire esisteva già la ragionevole esistenza di Dio non viene esclusa,chi o che cosa avrebbe scatenato il big bang?
Non esistendo ancora buchi neri,nè materia?
@Saverio,
nel tuo dubbio e nelle domande c’è qulcosa di vero e di non banale che si può riassumere con la domanda: “Cos’è la distanza?”. Ho scritto un articolo che uscirà tra non molto e che spero risolverà i tuoi dubbi… Porta pazienza… 😛
@Raffaele,
l’argomento va aldilà di questo articolo e di questo sito. Non è solo questione di credere in un Dio oppure di essere ateo. Io, ad esempio, credo nella Natura e la identifico con la stessa figura divina. Ma il discorso sarebbe lungo…
Avevo anche scriutto un articolo sulla mia visione personale di Dio e dell’Universo, ma abbiamo dubbi sul pubblicarlo o no… Dobbiamo decidere insieme a Stefano… Vediamo 🙄
Pubblicatelo caro Enzo, è vero che questo non è un sito di filosofia, ma agli inizi i filosofi erano anche astronomi e viceversa, chissà che nella “teoria della grande unificazione delle forze” non ci sia un’altra unificazione di scienze, forse il grande mistero stà proprio qui.
Ho il presentimento, sentendo ciò che dici, che sono molto vicino al tuo pensiero su Natura, Uomo, Dio, Energia, Universo ecc. Se lo pubblicate vedremo se il mio presentimento è ben riposto.
A presto e grazie per il tuo importantissimo intervento in questo articolo.
Enzo da parte mia non trovo nulla di male se pubblichi il tuo post su Dio e l’universo cmq ti assicuro che aldilà del pensiero personale,resterà sempre un grande rispetto.
Molti grandi scenziati ad esempio la nostra reverenda Margherita Huck non credono in Dio,io non sono d’accordo con la loro visione del mondo ma il rispetto professionale ed umano resta cmq.
Ciao
Mi offro volontario per essere sparato in un buco nero!!!!
Sig. rezzonico,anche se credo che la teoria del multiverso sia giusta,
quello che veramente ci occorrerebbe e trovare e colonizzare una nuova terra,di questo mi accontenterei.
le ragioni sono 3:
1 aria,acqua,terra e cibo sani e puliti
2 la creazione di miliardi di posti di lavoro,con città,strade ecc.
3 i popoli creerebbero una nuova società (equa e solidale) e eliminerebbero questo schifoso sistema economico basato su sfruttamento ambientale ed umano.
Sarei disposto a tutto pur di fuggire da questa terra divenuta un inferno!
Ma purtroppo la tecnologia e lentissima ancora con questi shuttle del 1200 e di questo passo ci prima estingueremo e poi potremo abbandonare la terra!
😯
@Raffaele:
Mi scuso per le prossime mie parole ma fatico a comprendere la sua visione della vita e mi ribello ad essa.
Anzitutto perchè Dio dovrebbe aver creato l’universo,o forse non è più che gli uomini abbiano creato Dio per spiegare l’universo?
Lei crede ad un Dio intellogente,in soldoni lei crede che Dio sia essere individuale ed altro da noi?
Personalmente penso che il presente sia Dio,tutto il presente che sia esso energia o materia.Ciò ne consegue che Dio è la somma di tutto,sia anche la sua intelligenza,non è individuale e dunque non può aver creato il Big Bang ma semmai il big bang e Dio sono la stessa cosa.
Scusi la Terra un inferno,perchè?Perchè fuggire,caso mai cerchi di adattarsi o di migliorare l’ambiante che le circonda,nulla è impossibile ma eventualmente poco probabile.Non sono ottimista ma realista.La vita esisteva ed esisterà,sta a lei cercare di viverla nel miglior modo possibile.A meno che lei non viva in stato di schiavitù(per cui capisco la sua volontà di fuggire).Se quest’ultimo caso fosse il suo, mi addolora che lei stia vivendo ciò,purtroppo non potrei anche se volessi aiutarla,ma esistono persone che vivono per aiutare il prossimo.La rete potrebbe essere la via per la sua liberazione.Altrimenti sta soffocando solo nel suo Ego!
Scusate per lo sfogo se gli amministratori lo ritengono opportuno mi bannino pure!
😮
@ enzo:
Ho letto che l’universo, a dipetto della sua immensità, potrebbe essersi originato da una manciata di materia-energia (al limite anche “zero”) e che tutta la materia-energia attualmente presente potrebbe esser stata “presa in prestito” dall’energia potenziale gravitazionale che man mano che l’universo si espande diventa infatti sempre più negativa. E’ un’idea affascinante e inquietante allo stesso tempo, ma la relatività generale è sufficiente a giustificare un simile quadro teorico o si tratta solo di una delle tante ipotesi plausibili, ma non ancora dimostrata o dimostrabile ? e l’energia oscura come si colloca in tale contesto ? è una domanda che mi pongo da tempo e mi piacerebbe avere un tuo commento-delucidazione o semplicemente “opinione”! grazie anticipate! 🙂
caro daraggio,
mi piacerebbe risponderti, ma… 😳 non è certo facile e nemmeno possibile. L’unica cosa sicura è che tutta l’energia era racchiusa nel punto singolare iniziale (sempre che sia valida la teoria del BIG BANG). Poi, con l’espansione è avvenuta la trasformazione di parte di essa in materia e via dicendo. Ovviamente l’energia era sottoforma di energia potenziale. Come s’inserisce quella oscura è ancora presto per dirlo: sicuramente doveva anch’essa far parte di quella iniziale, ma… se esistesse, all’inizio era “nascosta” perchè perdente rispetto alla gravità. Oggi sta prendendo il sopravvento in quanto come dici tu la gravità s’indebolisce aumentando le distanze tra ammassi di galassie. Mi raccomando, sono solo illazioni senza ancora conforto di prove inconfutabili… 😉
@ enzo:
Grazie per la pronta delucidazione: in realtà immaginavo che non si potesse dare una risposta “definitiva” sull’argomento dato che non esiste ancora (e chissà se esisterà mai) una teoria “provata” del tutto e che la relatività generale “cozza” con la meccanica quantistica (tra l’altro per “un’inezia”, tipo 10 alla 120…), ma la tentazione di lanciare il sasso è stata troppo forte: l’idea che l’intero universo, che lo abbia creato Dio o che si sia reato da solo, si sia formato a “costo zero” è troppo forte!
In questo modo pare salvo il principio di conservazione massa-energia anche nell’atto di nascita, e la stessa “creazione” appare piuttosto una “trasformazione”…
A proposito di conservazione di massa-energia: da qualche parte ho letto che in relatività generale non ha molto senso parlare di energia potenziale gravitazionale in un dato istante, poichè non esiste un tempo universale alla newton o qualcosa del genere, ma allora ha senso parlare di principio di conservazione di massa-energia per l’intero universo come sistema isolato come si insegna nelle scuole ?
Mi rendo conto di aver divagato un po’ dal tema originale e non vorrei approfittare troppo della tua disponibilità, ma sono temi affascinanti e non si trova molta gente in giro disposta a parlarne (o più semplicemente in grado di farlo)… Poi come si dice “domandare è lecito”… Siccome non sono del tutto a digiuno di strumenti matematici, se lo ritieni opportuno, non avere riguardo a “sparare” qualche formula o a fornirmi qualche riferimento bibliografico o reperibile su internet. Se poi, con la tua solita chiarezza, un giorno vorrai fare un articolo su questi temi e sullo stato dell’arte delle conoscenze attuali, penso che sarebbe sicuramente un successo! 🙂
caro daraggio,
sulla questione da te sollevata ci sarebbe da parlare veramente molto…
E, in fondo tutto sta nella formula ben nota E = mc2. Essa ci dice che
il tasso di scambio tra massa ed energia è enormemente sbilanciato: con la perdita di una piccola quantità di massa si ottiene una grande quantità di energia e, viceversa, occorre una grande quantità di energia per avere un piccolo aumento di massa.
Il tasso di cambio è proprio la quantità c2.
Una quantità di massa m corrisponde ad una energia E = m c2
Questo non significa che massa ed energia siano proprio la stessa cosa, ma che possono tramutarsi l’una nell’altra. Nella fisica relativistica il principio di conservazione della massa e quello di conservazione dell’energia non valgono, quindi, separatamente: vale il principio di conservazione della massa-energia.
Teniamo poi conto che L’energia totale relativistica è data da due termini: l’energia a riposo o energia di massa e l’energia di movimento o cinetica.
La teoria della relatività dice che la massa può dare luogo a una forma di energia. Essa non si conserva separatamente, ma deve essere aggiunta all’energia cinetica e all’energia potenziale nell’enunciare la conservazione dell’energia meccanica. Solo la massa a riposo per quel dato sistema di riferimento continua a conservarsi… e cose del genere.
Comunque hai ragione… dobbiamo tornarci sopra!! 😉
Trovo molto interessante l’inizio dell’universo “a costo zero” se daraggio potesse darmi qualche riferimento…molto bella anche l’idea di Enzo che mette in relazione inversa la gravitazione con l’energia oscura… molto preoccuoante. La durata dell’universo rischierebbe di accorciarsi di qualche miliardo di anni
Vorrei esporre anch’io un dubbio. Il tempo subito dopo il B.B. in considerazione della temperatura, pressione e enorme attrazione gravitazionale doveva essere lentissimo?
caro Gaetano
la vera differenza tra l’istante 0 e quello diverso da 0 è che nel primo NON esisteva il tempo.
La concezione che abbiamo noi del tempo nasce dall’osservazione della realtà di oggi e riesce a spingersi fino a pochi attimi dopo il Big Bang. Purtroppo, però, questa teoria cessa di essere valida nel momento in cui cerca di trattare il Big Bang: le quantità fisiche diventano infinite, le distanze tra gli oggetti diventano nulle, lo scorrere del tempo diventa infinitamente rapido; è la cosiddetta singolarità.
La teoria della relatività generale è certamente valida per descrivere i fenomeni che avvengono durante la maggior parte della vita dell’Universo; andando però a ritroso nel tempo, si giunge a un istante, detto tempo di Planck (10-43 secondi dopo il big bang), in cui entrano in gioco nuovi effetti, dovuti alla meccanica quantistica, che la relatività non è in grado di trattare. Una teoria che incorpori coerentemente questi fenomeni è oggetto di studio da molti anni, ma fino a oggi non si è riuscito a trovare una formulazione soddisfacente. Solo essa permetterà di “definire” il tempo nei primi attimi della creazione…
@ gaetano:
Non ricordo dove lessi per la prima volta l’idea della compensazione tra l’energia positiva della materia e quella negativa della gravità, però ho recentemente ritrovato il concetto nel libro di Hawking “L’universo in un guscio di noce”, inoltre facendo una ricerca su google ho trovato che Alan Guth, il padre dell’inflazione, formulò per primo la frase “l’universo è un pasto a costo zero” negli anni ’90, poi ripresa da hawking e ultimamente tornata di moda. puoi trovare un riferimento nel sito:
http://www.ilfoglio.it/soloqui/6119
interessante dovrebbe essere anche l’ultimo libro di hawking “il grande disegno”, ma ancora non l’ho letto…
se scopri qualcosa di interessante fammi sapere! 😉
Caro Enzo, grazie per il meraviglioso articolo. Quanto mi sento piccola in un universo non solo enorme, ma pure in espansione 🙂 Bellissima la tua metafora dei naufraghi, anche a me l’ipotesi dell’Universo aperto suggerisce immagini inquietanti come quella.
Devo farti una domanda: tu scrivi che “Più una coppia di galassie è lontana da noi e più piccola è la distanza reciproca”. Questo ovviamente mostra che l’universo si sta espandendo, ma perché suggerisce che la gravità sta perdendo? Non potrebbe trattarsi ancora della velocità di espansione del Big Bang? So che c’è qualcosa che mi sfugge! Scusa…. 😳 Grazie mille 🙂
cara Francesca,
come stai? bacioni immensi!
Quando le masse si allontanano la gravità reciproca diminuisce. Se a questa energia di legame gravitazionale che tende a diminuire si contrappone un’altra energia che tende ad allontanarle (magari costante), alla fine questa dominerà le nostre masse libere di allontanarsi sempre più. E’ come se le galassie fossero tenute legate tra loro da un elastico (gravità) e fossero immerse in un vento potente che le spinge in una certa direzione. Per un po’ l’elastico si tende e l’allontanamento tra loro viene ridotto dall’elastrico. Quando questo si rompe, le galassie rimangono in balia della forza preponderante, quella del vento. Una specie di lotta tra due forze.
Se fosse solo la velocità del Big Bang non avrebbe senso che più esse si allontanano e più forte si espandono. Dovrebbe tendere a spegnersi, dato che la gravità reciproca ha smorzato un po’ alla volta la tendenza a scappare… Spero di essere stato chiaro, anche se non preciso…
😆
Caro Enzo, sei stato chiarissimo!!! 😎
La mia domanda, che forse non riesco bene a formulare, è questa: quali informazioni desunte dalla misurazione col metodo del righello ci rivelano che la velocità sta addirittura aumentando? Se la distanza tra coppie di galassie lontane è inferiore a quella tra coppie di galassie vicine, significa che l’universo si sta espandendo, ma perché indicherebbe che la velocità di espansione è addirittura in aumento? Forse è che l’aumento della distanza tra coppie di galassie non è lineare, ma è maggiore con il passare del tempo? Se è così ho capito! 😀
Grazie infinite!! 😉
esattamente Francesca!!! 😛
😎 😎 🙂 😆 sono quasi come Einstein! AHAHAHA Grazie Enzo il Grande
Non mi stupisco che per spiegare questo fenomeno dell’espansione del”universo, si sia, da subito, immaginato la mano di un creatore dell’universo che operi sotto forma di energia oscura. E’ sempre stato così, quando l’uomo non riesce a spiegarsi una realtà in altri modi, ha tagliato subito la testa al toro, ricorrendo all’intervento soprannaturale di entità che creano e plasmano la natura, cioè l’universo. Ma chi ha voluto andare oltre e darsi una spiegazione più fisica e razionale ha dovuto studiare sodo per trovare risposte concrete agli interrogativi che lo assillavano. Giordano Bruno e Galileo Galilei erano tra questi personaggi, che, forse, oggi, dopo alcuni c.d. secoli dei lumi, stanno di nuovo per essere dimenticati. Io credo che anche a questo fenomeno dell’allontanamento, progressivo delle galassie, si troverà, al momento giusto, una spiegazione razionale. Si, l’universo si espande, si sapeva da tempo. Non dimentichiamo che, le più recenti teorie scientifiche, stanno mettendo in dubbio, persino, l’esistenza della materia oscura, in quanto si tende a considerare che la teoria della gravitazione universale potrebbe non essere valida per le grandi e grandissime distanze. La scienza, al riguardo, brancola, ancora, nel buio più fitto e la stessa miriade di ipotesi e teorie scientifiche, esistenti in materia, sono la prova evidente della mancanza di solidi punti di riferimento precisi. Io non sono uno scienziato, ma ricordo che, già tanti anni fa, leggevo articoli di divulgazione scientifica sul futuro dell’universo, che prevedevano per l’universo due possibilità: quella di un viaggio a ritroso verso il punto di partenza, nel caso in cui avesse prevalso la forza di gravità, cioè una concentrazione della materia e la sua eventuale scomparsa, in seguito alle collisioni ed esplosioni e gli enormi buchi neri che avrebbero generato, oppure l’allontanamento, progressivo, degli astri, nel caso opposto, in cui alla lunga distanza, l’affievolirsi del collante che tiene vicine le galassie, cioè la forza di gravità, avesse innescato il processo, opposto, dell’espansione dell’universo. Si diceva, appunto, che l’universo sarebbe finito nel fuoco o nel freddo più assoluto. Questa scoperta dell’allontanamento delle galassie, sarebbe la prova che ha prevalso la seconda possibilità. Il motivo di tale fenomeno credo che in un futuro non molto lontano verrà spiegato razionalmente dalla scienza senza l’ausilio di testi sacri a cui ispirarsi per trovare eventuali sostegni utili per immaginare fantasiosi interventi di entità che dapprima ultraterrene, sono divenute poi ultramacrouniversali ed ultramicrouniversali.
Scusate l’ignoranza, ma la nostra galassia si trova al centro dell’universo?
caro Lidio,
nell’Universo non esiste un “centro”: ogni oggetto può essere considerato al centro. E’ come se tu avessi una sfera e cercassi il centro della sua superficie. Ogni punto è uguale a un altro. 😉
Non mi sono spiegato bene. Tutte le galassie osservabili dal nostro pianeta, sono in allontanamento dalla nostra?
@ Lidio
osservando dalla nostra galassia, tutte le galassie si allontanano da noi. Però è più corretto dire che tutte le galassie si allontanano le une dalle altre. Meglio ancora, è lo spazio che si espande, portandoci tutti ad allontanarci gli uni dagli altri. L’esempio che spesso si fa è una pasta con sopra dell’uvetta che lievita. L’uvetta sono le galassie, la pasta è lo spazio in espansione. Potrebbero interessarti alcuni articoli nella sezione cosmologia. 😉
Naturalmente Enzo correggimi se sbaglio! 🙂 😉
Prima di addentrarmi in una materia più complessa, vorrei chiarmi le idee su concetti semplici.
Nell’allontamento delle galassie c’è qualcosa che non mi torna.
Partendo da una unica esplosione, gli oggetti vengono irradiati in modo uniforme intorno al punto della deflagrazione.
Se i vari corpi celesti hanno conservato la direzione originaria, dovrebbe essere facile calcolare il punto in cui è avvenuta la deflagrazione e conseguentemente anche con una certa approssimazione il momento in cui c’è stato il botto, come dovrebbe essere semplice prevedere la direzione di ogni corpo.
E conseguentemente l’allontanamento fra le varie galassie rispetto alla nostra non potrà essere uniforme, a meno che non ci troviamo al centro della deflagrazione, o altra impotesi, la nostra galassia non è frutto originario del big bang, ma un prodotto secondario di buchi neri o altro evento a me ignoto.
D’altro canto mi chiedo fino a che punto può essere utile sapere cosa accadeva 14 miliardi di anni luce fa alle galassie che riusciamo a vedere oggi, ma che appunto esistevano allora, mentre adesso non sappiamo realmente l’universo visibile che ci circonda come è fatto.
Però, ecco, sapendo la velocità di allontanamento, dovrebbe essere semplice calcolare in via approssimativa quale sia la situazione reale attuale, e non quella osservabile, che a me sinceramente importa ben poco, in quanto per me è come vedere un vecchio film, e non certo un telegiornale, che mi interessa di più.
caro Lidio,
segui il consiglio di Francesca e vai a cercare i vari articoli scritti su questo argomento (soprattutto in cosmologia) e vedrai che troverai la risposta ai toui dubbi (il Big bang è dappertutto, Nell’Universo siamo tutti uguali, e via dicendo). E’ troppo lungo rispondere nei commenti. Dopo aver lettto, se hai ancora dubbi, torna pure a chiedere… OK? 😉
@ Lidio
al momento del Big Bang, tutta la materia era concentrata in un unico punto, detto singolarità. Pertanto, tutto si trovava al centro della deflagrazione. Non pensare all’espansione come all’allontanamento di oggetti gli uni dagli altri, ma all’espansione dello spazio, che trascina con se gli oggetti.
Sulla rivista “Le Scienze” ho trovato questo articolo,”L’universo a corto di gas”. “Il crollo nella disponibilità di gas e nel tasso di formazione stellare sembra essere avvenuta all’epoca in cui l’energia oscura ha preso il controllo dell’universo”, che considero interessante per le implicazioni sull’argomento in questione.
Indirizzo link: http://lescienze.espresso.repubblica.it/articolo/articolo/1349104.
Senza voler abusare della vostra gentilezza, chiedo il vostro competente parere in merito. Grazie.
caro Andrea,
sicuramente i ricercatori avranno eseguito analisi accurate. Tuttavia, non è molto facile capire l’andamento della quantità di idrogeno in un Universo che ci appare sia nello spazio che nel tempo. Per fare paragoni bisognerebbe confrontare zone di universo “recenti” e zone “antiche”. Quelle recenti però sono legate a uno spazio pittosto limitato che potrebbe non essere significativo di tutto l’insieme. Direi quindi di andare molto cauti nell’affermare visioni così categoriche. Oltretutto si è visto che galassie che sembravano spente o quasi, si sono rinvigorite a seguito di collisioni con altre galassie. cautela, quindi… 😉
Caro Enzo,
tante grazie per la risposta veloce e precisa alla mia domanda. La cautela è una delle prime regole a cui gli scienziati si devono, sempre, attenere. Vorrei, comunque, azzardare una mia ipotesi, nel caso fosse vera questa scoperta. Cioè, il progressivo esaurimento del gas potrebbe essere un segno che l’universo sta perdendo la sua originaria potenza ed energia successiva al big-bang e, come conseguenza, perdendo massa e forza gravitazionale, si espande, forse all’infinito. Forse un segno del suo invecchiamento? Una parabola discendente? E’ solo una mia boutade e prendetela per tale. Però c’è un’altra verità inconfutabile questa volta e cioè, che la scienza non smetterà mai di stupire abbastanza. Dal Cern pare sia in arrivo un’autentica rivoluzione della fisica delle particelle. Prepariamoci! Rinnovo i miei ringraziamenti ad Enzo, una persona non solo professionalmente ma anche umanamente, straordinaria!
caro Andrea,
troppo buono!! 😳
Quello che dici tu potrebbe aver senso, però… però… c’è di mezzo la massa oscura. E se fosse proprio lei a governare l’espansione dell’Universo. Ma anche l’energia oscura… Poveri noi, come siamo ignoranti, ancora… e forse per sempre. Questo è però il bello della scienza e dell’astronomia in particolare: ci costringe -giustamente- a rimanere sempre umili, una dote che sembra persa o considerata quasi un difetto… 😛
Caro Enzo, come ho avuto modo di accennare in un precedente commento relativo all’ormai famosa materia oscura, pur nel religioso rispetto dei grandi pensatori del passato che hanno contribuito con il loro intuito ad accrescere il patrimonio della Scienza, dobbiamo loro gratitudine e rispetto ma chi ama la Scienza non può diventare tifoso di teorie che presentano aspetti paradossali e contraddittori rispetto alla realtà oggettiva. La matematica, supporto fondamentale per la Scienza, non può sostituirsi alla naturale interpretazione dei fenomeni fisici perché, come è successo in passato e come purtroppo continua ad oggi, porta ad interpretazioni fantasiose e suggestive dei fenomeni che in buona parte dei casi si sono rivelate completamente estranee alla realtà oggettiva. Proprio quei grandi del passato ci hanno insegnato che senza lo spirito critico di coloro che amano la “verità” scientifica, facendo solo i tifosi, si arreca danno al progresso della conoscenza in generale e della Scienza in particolare. Pertanto la promozione di queste meritevoli discussione in merito ad argomenti che per molti di noi sono di mera passione e pura fantasia devono essere di grande stimolo per la moltitudine di addetti ai lavori a pensare un poco fuori dal coro. In questo modo penso che, onorando meglio i Grandi della scienza che ci hanno preceduto, si contribuisce ad eliminare quegli elementi paradossali che hanno allontanato sempre più la Scienza dalla realtà oggettiva. Questo mio ragionamento di “profano eretico” vuole essere un sincero appello alla generalità degli uomini di scienza, anche se ciò può comportare di essere meno Professori e più Scienziati; quei Grandi sarebbero meglio onorati.