Quanto è grande l'Universo?

[Enrico Corsaro]

Con l'evoluzione della tecnologia, gli astronomi sono capaci di guardare indietro nel tempo fino ai momenti appena successivi al Big Bang. Questo sembra implicare che l'universo si trovi alla portata della nostra vista. Ma le dimensioni dell'universo dipendono da una serie di fattori, includenti la forma e l'espansione. Quanto è grande quindi l'universo? La verità è che gli scienziati non possono ...
leggi tutto... (http://www.astronomia.com/2015/09/20/quanto-e-grande-luniverso/)

[DarknessLight]

Dice pressapoco " un universo piatto è un universo infinito. Il nostro universo è piatto quindi è infinito"...

Si ... però infinito nel tempo... come espansione che durerà per sempre... ma ad oggi comunque il suo volume non è infinito perchè l universo ha avuto un inizio con il Big bang... è così?

[Enrico Corsaro]

Di fatto è difficile valutarlo. Come si può misurare la dimensione di qualcosa che di fatto non ha dei confini? Non sapresti nè da dove cominciare, nè dove finire con le misure. E' un problema bello e buono purtroppo...

[DarknessLight]

Sì direi proprio di si :D

[Gaetano M.]

Ho già trovato questi 46/92 miliardi di anni luce. Qualcuno sa come ci si arriva e se si tiene conto dell'inflazione? Enrico, ho paura che in quest'articolo si semplifica un po' troppo. Io, poi, con la mia fissa del "multiverso" ... ma si può sempre parlare delle dimensioni di questo universo.

[DarknessLight]

La luce più lontana e più antica che possiamo ricevere è quella che è stata emessa all alba dell universo, quindi circa 13 miliardi di anni fa, e che oggi ci raggiunge. Quindi è come se intorno alla terra noi percepissimo una sfera di diametro 26 miliardi di anni luce (ovvero raggio 13 miliardi di anni luce), che contiene tutta l informazione elettromagnetica che possiamo ricevere dall alba dell universo ad oggi, perchè il resto ci è precluso a causa dell età dell universo (cioè non puoi risalire con le osservazioni a prima di 13 miliardi di anni fa). Ovviamente più un oggetto è lontano da noi, più la sua luce è antica.

Però a causa dell espansione, gli oggetti che erano a 13 miliardi di anni luce di distanza, e di cui noi oggi riceviamo la luce, ora si sono spostati a 46 miliardi di anni luce (questo è stato calcolato). Quindi il VERO diametro di ciò che osserviamo è 92 miliardi di anni luce (ovvero raggio 46 miliardi di anni luce), nel senso che vediamo effettivamente la luce di oggetti che ERANO a 13 miliardi di anni luce da noi, ma mentre la loro luce ci raggiungeva, l universo si e' espanso, perciò ora questi oggetti si trovano a 46 miliardi di anni luce da noi. Quindi la sfera di hubble è 92 miliardi di anni luce.

Non so se ho reso l idea.

[Enrico Corsaro]

Qualcuno sa come ci si arriva e se si tiene conto dell'inflazione?
Ricordiamo che di base l'inflazione è ininfluente in questo calcolo perchè è durata per un tempo talmente limitato da variare le dimensioni dell'Universo in modo grandemente trascurabile rispetto a scale di distanza dell'ordine dei miliardi di anni.



Enrico, ho paura che in quest'articolo si semplifica un po' troppo. Io, poi, con la mia fissa del "multiverso" ... ma si può sempre parlare delle dimensioni di questo universo.
Bè certo, è un piccolo articolo atto a creare uno spunto di riflessione anche per i non addetti ai lavori quindi debitamente semplice ;).

[Enrico Corsaro]

Vi anticipo che è stata trovata la prima evidenza di galassie oltre la sfera di Hubble (non visibili ma...qualche traccia l'hanno lasciata)..una notiziona che conto di pubblicare qui sul portale appena possibile.
Vi tengo aggiornati ;).

[Winnygrey]

Enrico Corsaro, intendi il discorso dell'orizzonte delle particelle ?

Giusto ieri ho visto un bel video e "leggiucchiato" un articolo che ne commenta una parte su cui l'autore non è d'accordo.


PS: grazie per gli articoli che posti, sono sempre molto interessanti.

[Gaetano M.]

Ricordiamo che di base l'inflazione è ininfluente in questo calcolo perchè è durata per un tempo talmente limitato da variare le dimensioni dell'Universo in modo grandemente trascurabile rispetto a scale di distanza dell'ordine dei miliardi di anni.
Allora, ricapitolo quello che ricordo di aver letto. Alan Guth ha tirato fuori l'inflazione per spiegare l'anisotropia dell'universo. L'inflazione si sarebbe verificata a 10 alla -34 sec dal Big Bang e l'universo sarebbe aumentato di 10 alla 26 volte o 10 alla 30 volte per altri. Parliamo di 26 o 30 ordini di grandezza come possiamo non tenerne conto! Una cosa è iniziare l'espansione da 1 mm, altro è da 1 mm con 26 o 30 zeri dietro. Enrico cosa sto sbagliando. 1 mm è chiaramente buttato lì, non so che dimensione potesse avere l'universo a 10 alla -34 sec dal B.B. Grazie per la tua pazienza.

[DarknessLight]

Io credevo che l inflazione spiegasse l ISOTROPIA e non l anisotropia...

Comunque è vero: come mai non si tiene conto dei 30 ordini di grandezza dell inflazione?

[Enrico Corsaro]

Parliamo di 26 o 30 ordini di grandezza come possiamo non tenerne conto! Una cosa è iniziare l'espansione da 1 mm, altro è da 1 mm con 26 o 30 zeri dietro. Enrico cosa sto sbagliando. 1 mm è chiaramente buttato lì, non so che dimensione potesse avere l'universo a 10 alla -34 sec dal B.B. Grazie per la tua pazienza.

Gaetano, non metto in dubbio che l'inflazione abbia aumentato le dimensioni dell'universo di numerosi ordini di grandezza ma devi tenere conto rispetto a cosa stai confrontando questa distanza. L'universo iniziale pare avesse una dimensione data dalla lunghezza di Planck, cioè misurava la bellezza di 10-35 metri. Dopo l'inflazione l'Universo era grande quanto un pallone da calcio circa. Dunque la domanda è: credi che 20 centimetri in più o in meno siano apprezzabili rispetto ai 4.2 miliardi di parsec di universo osservabile a cui si fa riferimento oggi? La risposta è ovviamente no. Puoi includere o meno l'inflazione in questo calcolo, non cambierà assolutamente nulla.

[Enrico Corsaro]

@Enrico Corsaro (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=2649), intendi il discorso dell'orizzonte delle particelle ?

Hm no, quello è un problema differente. Mi riferisco al limite osservabile dato dalla sfera di Hubble, cioè la massima distanza percorsa dalla luce nell'arco di circa 13.8 miliardi di anni, a cui sommi l'effetto dell'espansione come citato nell'articolo. Questa sfera è tutto l'Universo che possiamo vedere ma...non è del tutto così :cool:.



PS: grazie per gli articoli che posti, sono sempre molto interessanti.
Di niente, mi fa piacere!

[Winnygrey]

Forse ho tradotto male io dal video che ho visto, ma come orizzonte delle particelle intendevo quella "regione" oltre la sfera di Hubble nella quale rimangono alcne emissioni di galassie che si spostano oltre il nostro limite d'osservazione.

Posto il link al video (sono anche curioso di cosa ne pensi del passaggio incriminato al min 2:25)

https://www.youtube.com/watch?v=XBr4GkRnY04

L'articolo che commenta il video: http://physics.stackexchange.com/questions/197397/misconceptions-about-the-universe-hubble-sphere

Detto ciò spero di leggere presto quanto scriverai in merito perché hai il dono di spiegare argomenti complicati in maniera capibile da noi non addetti ai lavori.

[bertupg]

L'universo iniziale pare avesse una dimensione data dalla lunghezza di Planck, cioè misurava la bellezza di 10-35 metri. Dopo l'inflazione l'Universo era grande quanto un pallone da calcio circa.

A questo punto però mi viene un dubbio: come si sarebbe passati da dimensioni finite e misurabili (lunghezza di Planck, pallone da calcio, o quello che sia) a dimensioni infinite? E quando sarebbe avvenuta questa transizione? :confused:

[DarknessLight]

È quello che mi chiedo anch io!

[Enrico Corsaro]

A questo punto però mi viene un dubbio: come si sarebbe passati da dimensioni finite e misurabili (lunghezza di Planck, pallone da calcio, o quello che sia) a dimensioni infinite? E quando sarebbe avvenuta questa transizione? :confused:

Parlando di dimensioni ci riferiamo sempre alla sfera di Hubble, anche per il minuscolo universo primordiale. Purtroppo non sappiamo quanto si potrebbe estendere al di fuori. Se la sfera di Hubble si estende ad oggi per 92 miliardi di anni luce, in un passato avrebbe potuto essere al più piccola quanto la lunghezza di Planck.

[bertupg]

Beh, se una sfera di 92mld di anni luce può stare nella lunghezza di plank, suppongo nulla impedisce che la stessa cosa valga per una di 920, 920000, 9200000000, e così via... (sempre miliardi di anni luce, si intende), quindi rimarrebbe aperta la questione della "transizione" da finito a infinito.
L'unica "soluzione" che mi viene da pensare a questo punto, è che l'universo deve per forza essere infinito da "sempre", o meglio, dall'inizio della sua esistenza... o c'è qualche soluzione alternativa?

[Enrico Corsaro]

Beh, se una sfera di 92mld di anni luce può stare nella lunghezza di plank, suppongo nulla impedisce che la stessa cosa valga per una di 920, 920000, 9200000000, e così via... (sempre miliardi di anni luce, si intende)
Non è detto affatto, chi lo dice? La lunghezza di Planck è solo un limite inferiore. La sfera di Hubble è una porzione finita e ben delimitata dentro l'Universo, che per la fisica che conosciamo non può essere stata più piccola di una microscopica pallina con un diametro della lunghezza di Planck. Tuttavia intendo io, non sai ciò che c'è oltre come potesse essere, nè per quanto si estendesse. Senz'altro anche ciò che c'è al di fuori della nostra sfera di Hubble sarebbe stato molto condensato nell'epoca primordiale poichè l'espansione si applica a tutto l'Universo, ma non sai quanto nè come fosse esteso ad allora. Inoltre dire infinito non implica necessariamente che il volume sia infinito. Topologicamente ci sono forme che non forniscono dei confini ben precisi ma che sono fisicamente limitate (immagina in 2D la superficie di una sfera, o di un toro). Abbiamo spesso parlato in passato di universo infinito ma limitato, il che è un concetto già molto differente. Questo è quello che si deduce matematicamente e gometricamente si intende. All'atto pratico non possiamo ad oggi osservare tutto l'Universo anche volendo, quindi rimane pur sempre un problema aperto.

[DarknessLight]

Ma scusate, che sia illimitato credo che sia praticamente certo... come può l universo avere dei confini? Decadrebbe il principio cosmologico, o meglio, il fatto che NON esistono osservatori preferenziali... Poichè se dotato di bordi, l universo dovrebbe anche possedere un centro... ma sappiamo che cio non è vero...
quindi credo che l illimitatezza dell universo possa essere assunta come assodata al 99%.

Invece che sia finito o meno (come volume) è un altro problema.. e in effetti la soluzione è tutt altro che scontata... anche se ricordo che Enrico mi aveva detto che oltre la sfera di hubble l universo si estendeva solo per un altro 10% del suo volume... è possibile o sono io che ricordo male?

[bertupg]

La lunghezza di Planck è solo un limite inferiore. La sfera di Hubble è una porzione finita e ben delimitata dentro l'Universo, che per la fisica che conosciamo non può essere stata più piccola di una microscopica pallina con un diametro della lunghezza di Planck.


Ah, ok. Dal post precedente, lì per lì, avevo capito il contrario, cioè che la lunghezza di Plank fosse un limite superiore. Chiedo scusa.



dire infinito non implica necessariamente che il volume sia infinito. Topologicamente ci sono forme che non forniscono dei confini ben precisi ma che sono fisicamente limitate (immagina in 2D la superficie di una sfera, o di un toro). Abbiamo spesso parlato in passato di universo infinito ma limitato, il che è un concetto già molto differente.


Si ricordo bene le discussioni in cui si poneva l'attenzione su questi concetti ;)
(In effetti, in una di queste, la storica e titanica discussione "il palloncino di hubble (http://www.astronomia.com/forum/showthread.php?10615-il-palloncino-di-hubble)" ero io stesso a citare il toro come esempio di spazio euclideo illimitato ma finito).

Evidentemente mi sono lasciato trarre in inganno dal fatto che nell'articolo si parla proprio di universo "infinito" e non "illimitato", e ne ho erroneamente interpretato il significato, pensando che ci fosse stata qualche nuova scoperta od una riconsiderazione della classica questione sulla curvatura dell'universo, che invece continua semplicemente a confermarsi piatto... come il mio encefalogramma al Lunedì (è vero, oggi è Martedì, ma ieri ero in ferie! :biggrin: )
Chiedo nuovamente scusa :oops:

[Enrico Corsaro]

E di cosa, argomentare i dubbi è almeno altrettanto importante. L'articolo in effetti non parla di nessuna nuova scoperta ma ribadisce soltanto qualcosa che magari spesso si ignora. ;)

[Gaetano M.]

Ricordiamo che di base l'inflazione è ininfluente in questo calcolo perchè è durata per un tempo talmente limitato da variare le dimensioni dell'Universo in modo grandemente trascurabile rispetto a scale di distanza dell'ordine dei miliardi di anni.

13557 Vedendo questa immagine, normalmente usata per indicare l'espansione dell'universo, si fa fatica a credere che l'inflazione non abbia influenzato le attuali dimensioni dell'universo. Quantomeno sarebbe diversa la curva che rappresenta l'espansione. Proprio perchè avvenuta in un tempo brevissimo c'è una ripidissima pendenza iniziale. Sto cercando in rete come sono arrivati a 92 miliardi di anni luce, spero prima o poi di trovare qualcosa. Per il resto sono per l'idea che sia finito ma illimitato (mentre il multiverso...:biggrin:)

[DarknessLight]

Ma questi sono schemi concettuali! Hanno ben poco di quantitativo... ergo non vanno presi alla lettera...

[Enrico Corsaro]

Purtroppo questi disegni sono un pò un'arma a doppio taglio. Da un lato danno una visione d'insieme molto carina e diretta, dall'altro distorcono l'interpretazione reale che abbiamo a volte in modi molto esagerati.
Questo diagramma in particolare è da prendere semplicemente come illustrativo e non quantitativo. Come hai notato, la pendenza durante l'inflazione è molto più alta rispetto al resto dell'espansione avvenuta successivamente e questo è l'unico dato effettivamente concreto, ma non è certamente la proporzione in termini di dimensioni di questo cono allungato che deve essere presa per realistica.

[Gaetano M.]

Provo a dirlo diversamente: Noi abbiamo prima inflazione poi espansione. Se invertiamo prima espansione poi inflazione Avremmo l'inflazione che comincia a 92 miliardi di anni luce fratto 10 alla 30 (o 10 alla 26).
Come fa una cosa del genere ad essere solo qualitativa.

[DarknessLight]

Lo schemino è qualitativo, non il calcolo dell inflazione.

Comunque io capisco questo: l inflazione è avvenuta per un tempo brevissimo, avrà anche aumentato l universo di 30 ordini di grandezza, così che dalla lunghezza di Planck diventasse un pallone da calcio, ma poi l inflazione è cessata! Quanto vuoi che influisca il volume di un pallone da calcio su un universo di 92 miliardi di anni luce di diametro (cioè quello odierno cresciuto grazie alla espansione non inflazionaria)?

Comunque io ricordo che l inflazione serve anche a spiegare l ISOTROPIA E L OMOGENEITÀ dell universo a larga scala. Qualcuno me lo può confermare?

[Enrico Corsaro]

Provo a dirlo diversamente: Noi abbiamo prima inflazione poi espansione. Se invertiamo prima espansione poi inflazione Avremmo l'inflazione che comincia a 92 miliardi di anni luce fratto 10 alla 30 (o 10 alla 26).
Come fa una cosa del genere ad essere solo qualitativa.

Non capisco dove vuoi arrivare Gaetano. Sappiamo che l'inflazione si è verificata nei primi istanti, così è da interpretare nei calcoli. Se mi inverti le cose certamente la situazione cambia ma il punto è che il discorso che stiamo facendo si basa su ciò che è accaduto, in quel determinato ordine temporale e non in un altro.

[Gaetano M.]

“Finalmente – dice il Presidente dell’INAF, Giovanni Bignami – abbiamo un’idea di come ha fatto l’Universo a diventare così grande così in fretta. Tutti hanno sempre creduto alla inflazione come l’unica soluzione possibile, ma averne una prova osservativa, anche se indiretta, è fantastico. Speriamo che sia vero, anche perchè, per buona misura, abbiamo avuto la conferma che le onde gravitazionali sono il modo di vedere l’Universo quando era invisibile, cioè opaco alla luce con la quale facciamo da sempre astronomia. Se confermato, un risultato stupendo, degno coronamento del lavoro europeo ed italiano con la missione spaziale Planck”. Ho trovato questa frase in quest'articolo: http://www.media.inaf.it/2014/03/17/inflazione-bicep-harvard/
Visto che non riesco a spiegarmi ho cercato delle testimonianze autorevoli! Enrico, dove voglio arrivare? Voglio semplicemente dire che l'inflazione ha contribuito in maniera determinante (molto determinante!) alle attuali dimensioni dell'universo. Breve inciso: axbxc è uguale se cambio l'ordine delle operazioni:angel:

[Enrico Corsaro]

Non ci stiamo capendo. Cerco di spiegarti e di spiegarmi meglio anche perchè penso di aver capito ciò che ti sta creando confusione.

Perchè Bignami afferma che l'inflazione è stata determinante nel contribuire alle attuali dimensioni dell'Universo? Questa affermazione è corretta ma facciamo un esempio semplicistico per capirci bene.

Ammettiamo che l'inflazione può aver aumentato le dimensioni dell'Universo di circa 1028 volte in pochissimi istanti (praticamente istantaneamente). I numeri che cito sono approssimativi, in realtà non si sa con esattezza quanto siano e tutto dipende dai modelli adottati, ma ne cito alcuni giusto per capirci con il discorso.

Supponiamo per un attimo che non ci sia stata inflazione e supponiamo che poco prima dell'inflazione l'universo misurasse circa 10-30 metri. Adesso a questo applichiamo la normale espansione, così come si è di fatto verificata dopo l'inflazione, ma con una inflazione che in questo esempio non c'è. L'universo allora inizia ad espandersi da allora fino ai giorni nostri ma partendo da una dimensione di 10-30 metri, invece di 10-2 metri (quest'ultima dimensione l'avrebbe avuta se l'inflazione fosse avvenuta, ma come già detto in questo esempio l'abbiamo tolta). In modo approssimativo possiamo dunque dire che, senza l'inflazione, avremmo avuto ad oggi un Universo 10-28 volte più piccolo. Questa è una differenza enorme certamente!

Tuttavia il discorso che sto facendo non ha a che vedere con quello che afferma Bignami.
Partiamo adesso da una considerazione importante: le osservazioni. Nel calcolo della misura delle dimensioni dell'Universo osservabile gli scienziati non stanno arbitrariamente assumendo che l'inflazione non sia esistita, anzi esattamente l'opposto. Anche volendo non potrebbero, perchè l'inflazione è già avvenuta, è parte dell'evoluzione del cosmo e non si può eliminare se vogliamo fare scienza.
Attenzione adesso. Quello che si misura è dunque la dimensione dell'universo osservabile così come è oggi, con tutto quello che lo ha potuto produrre (inflazione inclusa!). Quindi quanto cercavo di farti capire è che su questa misura, quella di oggi, se aggiungi o meno la porzione di Universo prima e poco dopo dell'inflazione (un misero 10-30 o 10-2 metri), non cambia nulla in termini prettamente numerici, la misura sarà comunque quella di cui abbiamo parlato. Questo non significa che l'inflazione non abbia cambiato le cose anzi, è proprio per l'inflazione, e la successiva espansione, che l'Universo è ad oggi oggi così grande! Quindi non stiamo mettendo in dubbio la validità e l'effetto dell'inflazione, ma solo parlando in termini di misura numerica di una distanza-tempo a partire da un determinato istante, che a causa del fatto che l'inflazione è avvenuta nei primissi istanti di vita, può essere tranquillamente spostato prima o dopo l'inflazione senza per questo cambiare il risultato di 92 miliardi di anni luce.

Spero di aver chiarito il problema ;).

[Enrico Corsaro]

Posto il link al video (sono anche curioso di cosa ne pensi del passaggio incriminato al min 2:25)

https://www.youtube.com/watch?v=XBr4GkRnY04

L'articolo che commenta il video: http://physics.stackexchange.com/questions/197397/misconceptions-about-the-universe-hubble-sphere

Detto ciò spero di leggere presto quanto scriverai in merito perché hai il dono di spiegare argomenti complicati in maniera capibile da noi non addetti ai lavori.

Molto gentile ti ringrazio. Appena posso ti rispondo ;).

[DarknessLight]

Breve inciso: axbxc è uguale se cambio l'ordine delle operazioni:angel:

L esempio non è calzante.

L inflazione è avvenuta quando l universo aveva un diametro di ammettiamo 10 elev -35 metri.
Se l inflazione ha aumentato il volume dell universo di 30 ordini di grandezza raggiungiamo le dimensioni di un pallone da calcio.

Ora immagina che l inflazione avvenga oggi. L universo oggi ha un diametro di 92 miliardi di anni luce. Calcola il volume e aumentalo di 30 ordini di grandezza..

È chiaro che il risultato è leggermente diverso... :sneaky:

[ncrndr]

Ho un paio di domande da porre

L universo è nato quasi 14 miliardi di anni fa, quindi noi possiamo vedere le galassie come è dove erano fino a 14 miliardi di anni luce, questo è il diametro della sfera di Hubble? Oltre questa distanza però non possiamo vedere,perché la luce non ha ancora fatto in tempo a raggiungerci, nel frattempo però le galassie si solo allontanate da noi. Ora la domanda: presupoonendo che la sfera di Hubble si stia espandendo, quando questa inizierà a contrarsi a causa dell espansione accelerata? quindi... quale sarà la distanza massima che potremmo mai vedere?

[DarknessLight]

Enrico Corsaro, so che hai molto da fare. Non voglio affatto tediarti. Rispondimi pure con calma.

Volevo però solo farti presente che trovo il tuo ragionamento un pochino contraddittorio.

Sono stato d accordo con te su tutta la discussione quando affermavi che un volume di 10 alla -2 o 10 alla - 30 cambiavano ben poco rispetto al volume dell universo attuale.
E tu stesso dici infatti
Attenzione adesso. Quello che si misura è dunque la dimensione dell'universo osservabile così come è oggi, con tutto quello che lo ha potuto produrre (inflazione inclusa!). Quindi quanto cercavo di farti capire è che su questa misura, quella di oggi, se aggiungi o meno la porzione di Universo prima e poco dopo dell'inflazione (un misero 10-30 o 10-2 metri), non cambia nulla in termini prettamente numerici, la misura sarà comunque quella di cui abbiamo parlato.
E sono d accordissimo.

Ma poi mi sembra che ti contraddici perchè affermi l esatto opposto


Questo non significa che l'inflazione non abbia cambiato le cose anzi, è proprio per l'inflazione, e la successiva espansione, che l'Universo è ad oggi oggi così grande!

Come vedi quello che ho messo in neretto si contraddice con quanto sopra affermato.
non so forse ho male interpretato quello che volevi dire... ma il secondo QUOTE mi pare in contraddizione con il primo... e non lo condivido molto... Se le cose stanno come fin ora le abbiamo considerate...

[Gaetano M.]

"L esempio non è calzante." da commento 32 di Darknesslight
Dark scusa stai cercando di dirmi che la proprietà associativa dipende da quanto sono grandi i valori:
https://it.wikipedia.org/wiki/Associativit%C3%A0

[ncrndr]

Da quanto ho capito, penso si intenda:

Sebbene sia stato l aumento di volume causato dall inflazione a rendere possibile le attuali dimensioni dell universo, tale volume, se pur cruciale non influisce minimamente sulle stime della dimensione attuale.

Senza inflazione l'universo sarebbe molto più piccolo ma il volume creato dall inflazione inteso come % rispetto a quello attuale è irrilevante

EDIT: l inflazione come evento va considerato ma come aumento di volume in senso puramente matematico no

Ditemi se ho capito bene

[Enrico Corsaro]

Ho un paio di domande da porre

L universo è nato quasi 14 miliardi di anni fa, quindi noi possiamo vedere le galassie come è dove erano fino a 14 miliardi di anni luce, questo è il diametro della sfera di Hubble? Oltre questa distanza però non possiamo vedere,perché la luce non ha ancora fatto in tempo a raggiungerci, nel frattempo però le galassie si solo allontanate da noi. Ora la domanda: presupoonendo che la sfera di Hubble si stia espandendo, quando questa inizierà a contrarsi a causa dell espansione accelerata? quindi... quale sarà la distanza massima che potremmo mai vedere?

Ci sono diverse cose che non mi tornano in quanto hai scritto. La sfera di Hubble avrebbe un raggio di 14 miliardi di anni luce se non vi fosse alcuna espansione. Siccome c'è l'espansione, il diametro arriva a 46 miliardi di anni luce. La sfera di Hubble si espande istante dopo istante, ed è un fatto noto e assodato. La sfera di Hubble non si contrarrà mai, nè tantomeno a causa di una espansione accelerata che al contrario la farà estendere ad un tasso più elevato di quello della velocità della luce. Non c'è un limite massimo di distanza visibile poichè in linea di principio l'espansione avverrà per un tempo indefinito.

[DarknessLight]

L universo è nato quasi 14 miliardi di anni fa, quindi noi possiamo vedere le galassie come è dove erano fino a 14 miliardi di anni luce, questo è il diametro della sfera di Hubble?

14 miliardi di anni è l età dell universo. Non esistonono oggetti più antichi di questa età.
Quindi se noi guardiamo il cielo abbiamo intorno a noi una sfera di 14 miliardi di anni di RAGGIO (e non di diametro) che contiene tutta l informazione che ci può raggiungere.
Però, a causa dell espansione (soprattutto accelerata) dello spazio-tempo, gli oggetti si allontanano da noi. Quindi gli oggetti che erano a 14 miliardi di anni luce da noi ora si trovano a 46 miliardi di anni luce da noi. Quindi il DIAMETRO della sfera di hubble è di 92 miliardi di anni luce.

In pratica mentre la luce degli oggetti più lontani (come i quasar) ci raggiungeva, essi si allontanavano da noi di moto accelerato, perciò gli oggetti che vediamo oggi a 14 miliardi di anni luce di distanza, in verità si trovano a 46 miliardi di anni luce di distanza.

Il calcolo che tiene conto dell espansione è abbastanza complesso e tiene conto del fattore di scala ovvero del fattore che dice quanto si espande lo spazio tempo per una geometria piana (o euclidea) come quella del nostro universo.


Oltre questa distanza però non possiamo vedere,perché la luce non ha ancora fatto in tempo a raggiungerci, nel frattempo però le galassie si solo allontanate da noi. Ora la domanda: presupoonendo che la sfera di Hubble si stia espandendo, quando questa inizierà a contrarsi a causa dell espansione accelerata? quindi... quale sarà la distanza massima che potremmo mai vedere?

Le galassie si allontanano da noi a causa dell espansione inerziale del Big bang e grazie all esapansione accelerata (forse causata dalla energia oscura). La luce delle galassie oltre la sfera di hubble non ci raggiungerà mai più perché a quella distanza le galassie si allontanano a velocità superiori a quelle della luce.
La distanza a cui possiamo vedere te l ho spiegata prima (ovvero 14 miliardi di anni luce: anche se gli oggetti si sono poi spostati a 46 miliardi di anni luce).

Sappi che l espansione accelerata fa ESPANDERE L UNIVERSO IN MODO ACCELERATO E NON CONTRARSI!

[ncrndr]

È proprio questo che non capisco, se lo spazio si espande anche le onde radio e tutte le informazioni si allontanano da noi. Noi vediamo la galassia xyz quando distava da noi 14 miliardi di anni luce.

Ora mettiamo che una galassia posta a 20 miliardi di anni luce da noi emetta un singolo fotone, questo tra 20 miliardi di anni ci raggiungerebe ma l universo si è espanso più velocemente della luce, mettiamo di 23 miliardi di anni luce quindi al fotone mancano ancora 3 miliardi di anni per raggiungerci, ora, passati questi 3 miliardi di anni finalmente potrà raggiungerci perché considerando quella regione di spazio, la velocità di espansione è minore di c. Ma esisterà prima o poi un punto sufficientemente distante da non permettere ad un fotone di raggiungerci?

[DarknessLight]

"L esempio non è calzante." da commento 32 di Darknesslight
Dark scusa stai cercando di dirmi che la proprietà associativa dipende da quanto sono grandi i valori:
https://it.wikipedia.org/wiki/Associativit%C3%A0

Gaetano, invertire axbxc è la proprietà communtativa, non associativa.
La qual proprietà nel caso dell inflazione e del volume dell universo non credo sia calzante per i motivi che ha ben spiegato Enrico, ovvero che un volume di un pallone da calcio, per ovvi motivi, non influisce su un volume di raggio 46 miliardi di anni luce.

Ovviamente non è che non si tiene conto dell inflazione, ma numericamente influisce ben poco su numeri tanto alti come quelli del volume dell universo odierno ;)

[Enrico Corsaro]

Come vedi quello che ho messo in neretto si contraddice con quanto sopra affermato.
non so forse ho male interpretato quello che volevi dire... ma il secondo QUOTE mi pare in contraddizione con il primo... e non lo condivido molto... Se le cose stanno come fin ora le abbiamo considerate...

Assolutamente no proprio per quanto ho spiegato nel paragrafo precedente. Hai perso di vista l'ordine di grandezza dei fenomeni ed il modo di combinarli. Riassumiamo con dei numeri:

1) L'inflazione ha fatto si che si passasse da 10-30 metri a 10-2 metri quasi istantaneamente.
2) L'espansione (prima non accelerata e poi accelerata negli ultimi tempi) ha fatto si che si passasse da 10-2 metri a 4.2 miliardi di parsec (= circa 12 x 109 x 1016 metri = 12 x 1027 metri ~ 1028 metri), quindi ha prodotto un aumento relativo di 1030 metri in 14 miliardi di anni sulle dimensioni dell'universo osservato.
3) Se l'inflazione non fosse esistita, la stessa espansione citata prima ti avrebbe fornito lo stesso aumento relativo (circa 1030 metri di espansione rispetto al valore iniziale) ma poichè l'universo sarebbe partito da una dimensione di 10-30 metri, aumentando di 1030 metri avrebbe avuto una dimensione di solo 1 metro dopo ben 14 miliardi di anni.

Quindi bilancio totale sulle dimensioni in termini di ordini di grandezza

Inflazione: aumento di un fattore 1028 istantaneo
Espansione: aumento di un fattore 1030 in 14 miliardi di anni

L'effetto combinato (che non è la somma algebrica ma la somma a potenza), produce una variazione di un fattore 1056, che ha portato dunque le dimensioni dell'universo da un originario 10-30 ad un attuale 1028 metri.

Se in effetti cambi l'ordine di esecuzione dei due fenomeni, il risultato finale è uguale, quindi in questo caso è giusto cosa dice Gaetano. Il punto è che a noi non interessa scambiarne l'ordine, proprio perchè sappiamo già che prima è avvenuta l'inflazione e poi l'espansione. Rimane dunque perfettamente il discorso che ho fatto nel post precedente.

[DarknessLight]

È proprio questo che non capisco, se lo spazio si espande anche le onde radio e tutte le informazioni si allontanano da noi. Noi vediamo la galassia xyz quando distava da noi 14 miliardi di anni luce.

Ora mettiamo che una galassia posta a 20 miliardi di anni luce da noi emetta un singolo fotone, questo tra 20 miliardi di anni ci raggiungerebe ma l universo si è espanso più velocemente della luce, mettiamo di 23 miliardi di anni luce quindi al fotone mancano ancora 3 miliardi di anni per raggiungerci, ora, passati questi 3 miliardi di anni finalmente potrà raggiungerci perché considerando quella regione di spazio, la velocità di espansione è minore di c. Ma esisterà prima o poi un punto sufficientemente distante da non permettere ad un fotone di raggiungerci?

Si, oltre la sfera di hubble la velocità di espansione dello spazio tempo avviene a velocità superiori a quelle della luce, e quindi molto probabilmente ciò che è fuori dalla sfera di hubble non ci raggiungerà mai più ;)

[ncrndr]

Dando per assodato che 46 mld al è il diametro attuale della sfera di Hubble, ma sapendo che l universo si sta espandendo accelerando, quando l espansione arriverà ad una determinata velocità anche per una galassia posta a 45,99 mld al sarà impossibile vederci? Mi manca un tassello

[DarknessLight]

Enrico Corsaro
ma a questo punto era giusto quello che diceva Gaetano fin dall inizio. Non si può non tenere conto dell inflazione. Allora non è questione di sommare il volume di un pallone da calcio, è questione di sommare le potenze, il ché è molto diverso!

[Enrico Corsaro]

Sebbene sia stato l aumento di volume causato dall inflazione a rendere possibile le attuali dimensioni dell universo, tale volume, se pur cruciale non influisce minimamente sulle stime della dimensione attuale.


No non ci siamo. Il volume attuale è il risultato di due effetti combinati 1) l'inflazione e 2) l'espansione. Senza uno dei due, sarebbe molto più piccolo (vedi mio post precedente).




Senza inflazione l'universo sarebbe molto più piccolo ma il volume creato dall inflazione inteso come % rispetto a quello attuale è irrilevante

Esatto! Proprio perchè l'inflazione è avvenuta quando l'Universo era microscopico, anche se il fattore di aumento è stato impressionante dato l'intervallo di tempo così ridotto in cui ha agito, il volume ottenuto è e rimane comunque enormemente trascurabile rispetto a quello che ha l'universo di oggi dopo 14 miliardi anni di espansione. Ci siamo?

[Enrico Corsaro]

@Enrico Corsaro (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=2649)
ma a questo punto era giusto quello che diceva Gaetano fin dall inizio. Non si può non tenere conto dell inflazione. Allora non è questione di sommare il volume di un pallone da calcio, è questione di sommare le potenze, il ché è molto diverso!

No! Leggi il mio ultimo post. E' l'ordine temporale che domina in questo caso. Siccome l'inflazione è avvenuta all'inizio, il risultato prodotto in termini di distanza assoluta (e NON relativa) è trascurabile rispetto al valore attuale.

[DarknessLight]

Dando per assodato che 46 mld al è il diametro attuale della sfera di Hubble, ma sapendo che l universo si sta espandendo accelerando, quando l espansione arriverà ad una determinata velocità anche per una galassia posta a 45,99 mld al sarà impossibile vederci? Mi manca un tassello

Sì, un giorno tutto si allontanera' da noi a velocità superiori a quelle della luce, perchè in futuro l universo sarà sempre più dominato dall espansione accelerata.

[ncrndr]

Quindi la sfera di Hubble andrà riducendosi?
O forse non mi è chiara la definizione di sfera di Hubble

[DarknessLight]

No, la sfera di hubble si allarga, questo è ovvio. È il resto che sfugge via a velocità sempre più alte...

[ncrndr]

Allora non mi è chiara la definizione, vado a studiare :)

[Enrico Corsaro]

ncrndr e @DarknessLight (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=3442), riguardo al vostro discorso in parallelo, vi devo correggere.

Anche dentro la sfera di Hubble lo spazio-tempo si sta espandendo a velocità superluminali. Se non fosse così, non vedremmo oggetti che sono a più di 40 miliardi di anni luce da noi, ma li vedremmo solo fino a 14 miliardi di anni luce. Non è che c'è una regione di spazio-tempo privilegiata rispetto ad un'altra, o lontana a sufficienza da un'altra per risentire dell'effetto di espansione accelerata. Tutto è in allontanamento reciproco, e tanto più è la distanza relativa fra due oggetti tanto più l'effetto è visibile. Quindi anche noi oggi, in questo momento, ci stiamo allontanando a velocità superluminali da un oggetto che è distante da noi qualche miliardo di anno luce ;) e cioè perfettamente dentro la sfera di Hubble.

[DarknessLight]

Si si hai ragione mi sono espresso male. Volevo porre l accento sul fatto che più ci si allontana da noi più la velocità di recessione delle galassie è elevata. Quindi fuori dalla sfera di hubble è elevatissima.

In ogni caso la sfera di hubble aumenta di dimensioni, ma gli oggetti continuano ad allontanarsi da noi a velocità sempre più elevate. Quindi un giorno perderemo di vista tutte le altre galassie, seppur la sfera di hubble continuerà ad espandersi...

[Enrico Corsaro]

In ogni caso la sfera di hubble aumenta di dimensioni, ma gli oggetti continuano ad allontanarsi da noi a velocità sempre più elevate. Quindi un giorno perderemo di vista tutte le altre galassie, seppur la sfera di hubble continuerà ad espandersi...

Giusto si ;).

[DarknessLight]

Grazie della tua pazienza con me che come vedi sono interessato, si, ma... lento a capire... purtroppo ;)

[Enrico Corsaro]

Tranquillo, siamo qui per imparare, me compreso!

[ncrndr]

Quando dici " anche un oggetto posto a qualche miliardo di anni da noi si sta allontanando a velocità superiori a c vuol dire che non potremmo più vedere questa galassia evolversi? Perché in teoria anche la sua luce si sta allontanando a velocità superiori della luce? :/ sono alquanto perplesso

[Gaetano M.]

Gaetano, invertire axbxc è la proprietà communtativa, non associativa.
La qual proprietà nel caso dell inflazione e del volume dell universo non credo sia calzante per i motivi che ha ben spiegato Enrico, ovvero che un volume di un pallone da calcio, per ovvi motivi, non influisce su un volume di raggio 46 miliardi di anni
Dark, evidentemente c'è qualcosa che mi sfugge. Tu che sei più fresco di calcoli prova a calcolare senza inflazione cosa sarebbe l'universo. A me viene di molto inferiore al Km, sempre ammesso che la teoria inflazionaria sia giusta. Commutativa, associativa... subito ho pensato commutativa, ma se apri il link anche associativa va bene:biggrin:

[DarknessLight]

Dark, evidentemente c'è qualcosa che mi sfugge. Tu che sei più fresco di calcoli prova a calcolare senza inflazione cosa sarebbe l'universo. A me viene di molto inferiore al Km, sempre ammesso che la teoria inflazionaria sia giusta. Commutativa, associativa... subito ho pensato commutativa, ma se apri il link anche associativa va bene:biggrin:

Gaetano, al di là del tipo di proprietà, mi sa che eri più vicino tu alla verità che io. Leggi cosa ha scritto Enrico. Alla fine dice che è vero che se permuti l ordine degli eventi il risultato non cambia.
Sono io che ho fatto un po di confusione :razz: ;)


Riassumiamo con dei numeri:

1) L'inflazione ha fatto si che si passasse da 10-30 metri a 10-2 metri quasi istantaneamente.
2) L'espansione (prima non accelerata e poi accelerata negli ultimi tempi) ha fatto si che si passasse da 10-2 metri a 4.2 miliardi di parsec (= circa 12 x 109 x 1016 metri = 12 x 1027 metri ~ 1028 metri), quindi ha prodotto un aumento relativo di 1030 metri in 14 miliardi di anni sulle dimensioni dell'universo osservato.
3) Se l'inflazione non fosse esistita, la stessa espansione citata prima ti avrebbe fornito lo stesso aumento relativo (circa 1030 metri di espansione rispetto al valore iniziale) ma poichè l'universo sarebbe partito da una dimensione di 10-30 metri, aumentando di 1030 metri avrebbe avuto una dimensione di solo 1 metro dopo ben 14 miliardi di anni.

Quindi bilancio totale sulle dimensioni in termini di ordini di grandezza

Inflazione: aumento di un fattore 1028 istantaneo
Espansione: aumento di un fattore 1030 in 14 miliardi di anni

L'effetto combinato (che non è la somma algebrica ma la somma a potenza), produce una variazione di un fattore 1056, che ha portato dunque le dimensioni dell'universo da un originario 10-30 ad un attuale 1028 metri.

Se in effetti cambi l'ordine di esecuzione dei due fenomeni, il risultato finale è uguale, quindi in questo caso è giusto cosa dice Gaetano. Il punto è che a noi non interessa scambiarne l'ordine, proprio perchè sappiamo già che prima è avvenuta l'inflazione e poi l'espansione. Rimane dunque perfettamente il discorso che ho fatto nel post precedente.

Quindi avevi ragione a dire che l inflazione deve essere tenuta in considerazione, in quanto come vedi se non fosse avvenuta l universo ora sarebbe solo 1 metro di diametro.
Però il volume di quel pallone di calcio non influisce sul volume dell universo odierno. In questo diceva bene Enrico.

[Enrico Corsaro]

Quando dici " anche un oggetto posto a qualche miliardo di anni da noi si sta allontanando a velocità superiori a c vuol dire che non potremmo più vedere questa galassia evolversi? Perché in teoria anche la sua luce si sta allontanando a velocità superiori della luce? :/ sono alquanto perplesso

La vedremo fin tanto che la sua luce riuscirà a raggiungerci. Quando sarà fuori dalla sfera di Hubble, non la potremo più vedere. Chiaramente puoi immaginare questo oggetto che sta migrando verso i bordi della sfera di Hubble (anch'essa comunque in espansione) e che ad un certo punto li supererà poichè avrà viaggiato ad una velocità superluminale per un tempo troppo lungo.

Sostanzialmente la luce di quell'oggetto smette di giungere a noi nel preciso istante in cui noi lo vediamo realmente superare la velocità di recessione pari alla velocità della luce. Questo implica automaticamente che di fatto l'oggetto è già fuori dalla nostra portata di vista da tempo, solo che a causa delle enormi distanze noi guardiamo sempre la sua luce emessa in un lontano passato, quando ancora recedeva a velocità inferiori a quelle della luce.

[ncrndr]

Ok ci sono arrivato, la sfera di Hubble si espande a velocità c, mentre l universo a velocità maggiore, quindi non è la sfera di Hubble che si sta rimpicciolito ma si sta semplicemente svuotando?

[DarknessLight]

Esatto

[ncrndr]

Grazie a tutti per la moooolta pazienza :)

[Enrico Corsaro]

Ok ci sono arrivato, la sfera di Hubble si espande a velocità c, mentre l universo a velocità maggiore, quindi non è la sfera di Hubble che si sta rimpicciolito ma si sta semplicemente svuotando?

OK.

Hai correttamente affermato che la sfera di Hubble si sta svuotando al passare del tempo.

[DarknessLight]

Ma se la sfera rappresenta l universo visibile non dovrebbe essere proprio alla velocità della luce che si espande?

[Enrico Corsaro]

Si si è esatto ;). Gli oggetti che si trovano al suo interno possono però muoversi anche a velocità superluminali, come avevo scritto in precedenza.

[Gaetano M.]

Gaetano, al di là del tipo di proprietà, mi sa che eri più vicino tu alla verità che io. Leggi cosa ha scritto Enrico. Alla fine dice che è vero che se permuti l ordine degli eventi il risultato non cambia.
Molto utili queste discussioni perchè costringono a rivedere nozioni considerate acquisite. Adesso si capisce meglio l'esigenza dell'universo inflazionario. Presto mi regalo il libro di Alan Guth:biggrin:

[Enrico Corsaro]

Molto utili queste discussioni perchè costringono a rivedere nozioni considerate acquisite. Adesso si capisce meglio l'esigenza dell'universo inflazionario. Presto mi regalo il libro di Alan Guth:biggrin:

Molto bene ;).

[Enrico Corsaro]

Forse ho tradotto male io dal video che ho visto, ma come orizzonte delle particelle intendevo quella "regione" oltre la sfera di Hubble nella quale rimangono alcne emissioni di galassie che si spostano oltre il nostro limite d'osservazione.

Posto il link al video (sono anche curioso di cosa ne pensi del passaggio incriminato al min 2:25)

https://www.youtube.com/watch?v=XBr4GkRnY04

L'articolo che commenta il video: http://physics.stackexchange.com/questions/197397/misconceptions-about-the-universe-hubble-sphere

Detto ciò spero di leggere presto quanto scriverai in merito perché hai il dono di spiegare argomenti complicati in maniera capibile da noi non addetti ai lavori.
@Winnygrey (http://www.astronomia.com/forum/member.php?u=4166), dunque ho visto il video e letto un pò l'articolo in cui si citava il dubbio. Ritengo che Veritasium abbia detto una castroneria. Il perchè provo a spiegarlo usando argomenti logici:

1) La sfera di Hubble si espande a velocità della luce, quindi costante.
2) Lo spazio-tempo si espande a velocità superluminali già da diverse centinaia di milioni di anni.

L'effetto diretto è che la sfera di Hubble si sta progressivamente svuotando di sorgenti luminose al suo interno, cioè con il passare del tempo, vedremo sempre meno sorgenti perchè scompariranno dal nostro campo di vista.
Se avvenisse come lui ha spiegato, allora al contrario dovremmo con il tempo vedere qualsiasi sorgente oltre la sfera di Hubble, cioè l'opposto di quanto sta avvendendo di fatto.

Per spiegarla in termini più matematici, lui ha fatto un errore concettuale sui vettori velocità: ha sommato algebricamente la velocità della luce di una sfera di Hubble in espansione, alla velocità della luce di un segnale luminoso emesso da una galassia al suo esterno, concludendo che prima o poi l'uno raggiungerà l'altro. I due effetti in realtà non si compenseranno mai se quella galassia all'esterno della sfera sta recedendo a velocità superluminale, vale a dire, la stessa luce emessa dalla galassia non riuscirà mai a raggiungere il limite della sfera di Hubble dall'esterno, anche se la sfera di Hubble si sta espandendo a velocità della luce. Questo perchè anche se viaggi alla velocità della luce, il postulato di invarianza ti impone che la velocità della luce rimanga tale anche nel tuo riferimento, in altre parole, se tu fossi un fotone e viaggiassi a velocità c, vedresti gli altri fotoni passare sempre a velocità c.

Per dirla in breve quindi non è vero che al passare del tempo la luce delle galassie fuori dalla sfera di Hubble giunge a noi, anzi al contrario! Vedremo sempre meno galassie, che scompariranno man mano oltre i limiti del visibile, proprio a causa dell'espansione accelerata e superluminale già in corso.

[Winnygrey]

Grazie Enrico Corsaro,

in effetti sono d'accordo con quanto scritto nell'articolo (almeno la percentuale di quanto riesco a capire :D).
Spiegato in termini semplici in effetti appare ancora più evidente la castroneria del video.

A questo punto volevo condividere un video forse più attendibile, visto il relatore.

http://www.ted.com/talks/george_smoot_on_the_design_of_the_universe#t-3013

PS: ci sono i sottotitoli in ita nel caso
PS2: grande cravatta!!! :D

[Enrico Corsaro]

Grazie, certamente. Il caro Gaetano M. apprezzerà di sicuro :biggrin:.

[Enrico Corsaro]

13612
Ecco la sfera cosmica del tempo mostrata nel video. E' una rappresentazione interessante per mettere in relazione la distanza degli oggetti con il tempo decorso dal Big Bang. Tuttavia, non deve indurre in errore poichè si può essere portati a pensare che le sfere concentriche, essendo via via più grandi man mano che si va verso il passato, implichino che al contrario l'Universo si stia rimpicciolendo. E' esattamente l'opposto.
Come è possibile vedere, questi schemi illustrativi sono sempre buoni per descrivere qualcosa, ma danno una visione errata d'insieme, quindi bisogna stare attenti a come interpretarli.

[DarknessLight]

Cosa sono quelle sfere concentriche, il paradiso dantesco? :razz: