Chiedo chiarimenti sulle dimensioni del cosmo e sulla sua topologia

[DarknessLight]

Esatto, infatti non si osserva a grande distanza, ma "basta" osservare in qualunque direzione per trovarla, è una radiazione che permea tutto l'Universo.


H dipende anche dalla distribuzione a grande scala della materia si, ma ovviamente non in modo semplice e esprimibile in una equazione singola. H dipende purtroppo dal modello utilizzato in generale (quindi dalla curvatura), ma ci sono anche misure indipendenti dal modello (di natura puramente astrometrica) che vanno prese in considerazione nel verificare il valore dipendente dal modello. Se il valore dipendente dal modello si discosta troppo da quello ottenuto con metodi astrometrici, allora qualcosa non va nel modello. Generalmente comunque i valori dei modelli combaciano abbastanza con i valori astrometrici. Il problema è che un valore di H di un modello con una curvatura ad es. piatta, può essere simile a quello di un altro modello con curvatura ad es. positiva. Siccome alla fine per noi è importante verificare il modello teorico, diventa fondamentale capire quale sia il modello più attendibile e di conseguenza quale curvatura fornisce un valore di H che ha senso in base alle osservazioni. E' un discorso un pò articolato comunque, casomai ne riparliamo più in dettaglio.
Ti basta sapere che in ogni caso in generale H è misurabile con osservazioni e che si ricava anche dai modelli e che i due valori devono essere in accordo, facendo si di trovare quale modello sia migliore.

Grazie di tutto. Ora magari leggo qualche vostro articolo che parla della costante H così da capirci meglio, poi magari ne riparliamo più in dettaglio.

Ma intanto, per curiosità, dimmi tu sei un astrofisico?

[Enrico Corsaro]

poi magari ne riparliamo più in dettaglio.

Quando vuoi!

Ma intanto, per curiosità, dimmi tu sei un astrofisico?

Si, ma mi occupo principalmente di fisica stellare, mentre ho fatto cosmologia all'inizio, anche se la seguo ugualmente perchè mi appassiona sempre.

[DarknessLight]

Quando vuoi!


Si, ma mi occupo principalmente di fisica stellare, mentre ho fatto cosmologia all'inizio, anche se la seguo ugualmente perchè mi appassiona sempre.

Bene!
è un onore per me parlare con un astrofisico. è da più o meno una vita che aspetto di confrontarmi con un esperto.
Io ora sto frequentando il primo anno di chimica (e sono diplomato in chimica anche): ho dovuto rinunciare a fare fisica all'università perché da come mi hanno detto è forse la facoltà più difficile e quindi non me la sono
sentita di passare 5 anni da incubo. Ma la mia più grande passione resta sempre l'astrofisica!!!

Tornando a noi: da come ho capito voi dovete pensare a modelli teorici che spieghino l'espansione cosmologica. E questi modelli devono essere in accordo con le osservazioni sperimentali, ma anche supportati dalle misure astronometriche che in pratica sono modelli matematici (dico bene?).
Hai parlato poi della geometria dell'universo, la quale dipende proprio da H, nel senso che se la gravità compensa l'energia oscura la geometria è piatta, se vince la gravità la geometria è sferica, altrimenti è iperbolica: ho capito bene?
Quale di questi tre scenari rappresenta il destino del nostro universo: collasso gravitazionale (geometria sferica), espansione accelerata all'infinito (geometria iperbolica), espansione costante (geometria piana)?

Non so se poste così le domande che ho fatto possano avere un senso. Forse non ho ancora compreso bene la questione. è un argomento in cui devo ancora imparare ad orientarmi quindi se riesci a chiarirmi le idee mi faresti un grande favore

[Enrico Corsaro]

Bene!
è un onore per me parlare con un astrofisico. è da più o meno una vita che aspetto di confrontarmi con un esperto.

Molto gentile da parte tua, se posso essere d'aiuto mi fa certamente piacere!

Io ora sto frequentando il primo anno di chimica (e sono diplomato in chimica anche): ho dovuto rinunciare a fare fisica all'università perché da come mi hanno detto è forse la facoltà più difficile e quindi non me la sono
sentita di passare 5 anni da incubo. Ma la mia più grande passione resta sempre l'astrofisica!!!

Che sia la più difficile francamente non lo so (ci sono anche corsi di laurea in ingegneria belli tosti)...dipende molto anche dai prof stessi e chiaramente dall'attitudine dello studente, ma certamente è tra le più complesse .

Tornando a noi: da come ho capito voi dovete pensare a modelli teorici che spieghino l'espansione cosmologica. E questi modelli devono essere in accordo con le osservazioni sperimentali, ma anche supportati dalle misure astronometriche che in pratica sono modelli matematici (dico bene?).

Diciamolo un pò meglio. Ci sono misure che non sono dipendenti dai modelli fisici ma che si basano su pure misure astrometriche e astronomiche (e ci sono almeno 7 diversi metodi) e queste misure vanno prese di riferimento per capire quanto invece le misure ottenute tramite modello siano attendibili. Più le misure tramite modello si avvicinano a quelle senza l'assunzione di un modello, più il modello è plausibile.

Hai parlato poi della geometria dell'universo, la quale dipende proprio da H, nel senso che se la gravità compensa l'energia oscura la geometria è piatta, se vince la gravità la geometria è sferica, altrimenti è iperbolica: ho capito bene?

Quale di questi tre scenari rappresenta il destino del nostro universo: collasso gravitazionale (geometria sferica), espansione accelerata all'infinito (geometria iperbolica), espansione costante (geometria piana)?

Non è proprio così. La geometria dipende sia dalla densità di materia che da quella di energia oscura nel contesto del modello standard, ma è anche calcolabile tramite misure indipendenti dal modello in sè. E' comunque vero che la geometria è legata anche ad H.
L'era in cui la gravità eguagliava l'energia oscura è già passata, adesso siamo nell'era dominata dall'energia oscura. In ogni caso il bilancio tra forza gravitazionale ed energia oscura (sempre nel contesto del modello cosmologico standard) è ciò che attualmente regola il tasso di espansione dell'Universo, dunque H.
Quello che si ottiene dai dati è che la geometria è piatta, il che non significa comunque che la gravità compensa l'energia oscura ma che la densità totale di energia presente nell'universo (densità di energia oscura + densità di materia) è pari ad un valore critico. Questo comporta una espansione accelerata. Se la geometria fosse iperbolica, l'effetto sarebbe ancora più pronunciato.
All'atto pratico, questa accelerazione è imputabile all'eccesso di densità di energia oscura.

[Gaetano M.]

Mi sono ricordato di quest'articolo (da me ispirato) di Enzo sulla radiazione cosmica di fondo: http://www.astronomia.com/2011/08/22...dell-universo/
e mi sembra faccia al caso. Anche perchè Enrico usa la parola "permea" forse non troppo adatta. Ma lo giustifichiamo perchè non gli piace il Big bang.

[DarknessLight]

Molto gentile da parte tua, se posso essere d'aiuto mi fa certamente piacere!




Che sia la più difficile francamente non lo so (ci sono anche corsi di laurea in ingegneria belli tosti)...dipende molto anche dai prof stessi e chiaramente dall'attitudine dello studente, ma certamente è tra le più complesse .



Diciamolo un pò meglio. Ci sono misure che non sono dipendenti dai modelli fisici ma che si basano su pure misure astrometriche e astronomiche (e ci sono almeno 7 diversi metodi) e queste misure vanno prese di riferimento per capire quanto invece le misure ottenute tramite modello siano attendibili. Più le misure tramite modello si avvicinano a quelle senza l'assunzione di un modello, più il modello è plausibile.



Non è proprio così. La geometria dipende sia dalla densità di materia che da quella di energia oscura nel contesto del modello standard, ma è anche calcolabile tramite misure indipendenti dal modello in sè. E' comunque vero che la geometria è legata anche ad H.
L'era in cui la gravità eguagliava l'energia oscura è già passata, adesso siamo nell'era dominata dall'energia oscura. In ogni caso il bilancio tra forza gravitazionale ed energia oscura (sempre nel contesto del modello cosmologico standard) è ciò che attualmente regola il tasso di espansione dell'Universo, dunque H.
Quello che si ottiene dai dati è che la geometria è piatta, il che non significa comunque che la gravità compensa l'energia oscura ma che la densità totale di energia presente nell'universo (densità di energia oscura + densità di materia) è pari ad un valore critico. Questo comporta una espansione accelerata. Se la geometria fosse iperbolica, l'effetto sarebbe ancora più pronunciato.
All'atto pratico, questa accelerazione è imputabile all'eccesso di densità di energia oscura.

Ok.
Riferiamoci per comodità SOLO al modello cosmologico standard.

1) Se la geometria dell'universo dipende dalla densità di materia ed energia oscura, e se queste due componenti influiscono sull'espansione dell'universo dunque su H, allora la geometria dipende fortemente da H, proprio perché H dipende da materia ed energia oscura.
dico bene?

2) Inoltre tu hai detto che l'energia oscura "supera" la materia ("siamo nell'era dominata dall'energia oscura").
Ma allora perché la geometria non è iperbolica?
Se siamo ad un valore critico di entrambe le forze (gravità e energia oscura) che si controbilanciano generando una geometria piatta, allora le due componenti non dovrebbero essere UGUALI? Invece tu dici che l'energia oscura è dominante. E allora ripeto, se è dominante perché le geometria non è iperbolica?
Non riesco bene a capire questo concetto.

3) E in ultimo, ricapitolando, lo scenario dovrebbe essere questo (vediamo se ho capito): se la densità di materia è ad un valore critico rispetto quella di energia oscura, allora la geometria è piana.
Se l'energia oscura supera il valore critico, allora l'espansione accelera ancora di più di quanto non faccia già ora, e la geometria diventa iperbolica.
Se invece l'energia oscura è sotto al valore critico e dunque domina la gravità (oppure si eguagliano), allora la geometria è sferica.

[Enrico Corsaro]

OK, frena un attimo...chiariamo un pò le cose come si deve...

1) Se la geometria dell'universo dipende dalla densità di materia ed energia oscura, e se queste due componenti influiscono sull'espansione dell'universo dunque su H, allora la geometria dipende fortemente da H, proprio perché H dipende da materia ed energia oscura.
dico bene?

In realtà non del tutto, perchè la geometria è unicamente determinata dalla quantità di materia presente nell'Universo. Invece H, che è la misura del tasso di espansione dell'Universo, è legato sia alla geometria che all'energia oscura. Tanto più la geometria dell'Universo è aperta, tanto più sarà veloce il tasso di espansione, ma al contempo tanta più energia oscura ci sarà tanto più l'espansione sarà accelerata, i due effetti sono distinti e non vanno confusi. Leggi le risposte a seguire per capire meglio cosa intendo.

2) Inoltre tu hai detto che l'energia oscura "supera" la materia ("siamo nell'era dominata dall'energia oscura").
Ma allora perché la geometria non è iperbolica?
Se siamo ad un valore critico di entrambe le forze (gravità e energia oscura) che si controbilanciano generando una geometria piatta, allora le due componenti non dovrebbero essere UGUALI? Invece tu dici che l'energia oscura è dominante. E allora ripeto, se è dominante perché le geometria non è iperbolica?
Non riesco bene a capire questo concetto.

No allora provo a rispiegare meglio perchè forse mi sono espresso male. Dimentica per il momento il discorso sul bilancio energia oscura e forza di gravità.
Il valore di densità critica di materia che ti dicevo non è un valore per cui energia oscura ed energia di materia si eguagliano, ma è un valore della quantità totale di materia presente nell'Universo per cui la geometria diventa piatta. Geometria piatta significa geometria Euclidea ed espansione infinita. Adesso l'energia oscura è dominante come ti dicevo, ma questo non ha nulla a che fare col valore critico per l'energia data dalla materia, che è a se stante e dipende dalle condizioni iniziali del nostro Universo (è un valore costante). La cosa diciamo "strana", è che effettivamente l'energia data dalla materia corrisponde proprio a questo valore critico, almeno secondo il modello standard.
Quindi per dirla in parole povere, la geometria non è iperbolica perchè quando l'Universo si è formato, la quantità di materia presente al suo interno corrispondeva a questo valore critico (e tutt'ora gli corrisponde perchè la materia non svanisce nel nulla), tale da rendere la geometria piatta. Questa condizione non ha nulla a che vedere con l'energia oscura. Perchè? Perchè l'energia oscura devi vederla come responsabile dell'espansione accelerata, che è qualcosa di ulteriore al normale tasso di espansione previsto dal tipo di geometria. Perchè ti dicevo che ora domina l'energia oscura? Perchè le osservazioni ci dicono che questa accelerazione è subentrata in tempi più recenti, e non c'era inizialmente. E' proprio l'energia oscura quella che la genera secondo il modello standard, fungendo da anti-gravità (tende a stirare l'Universo più velocemente di quanto altrimenti non farebbe di suo).

3) E in ultimo, ricapitolando, lo scenario dovrebbe essere questo (vediamo se ho capito): se la densità di materia è ad un valore critico rispetto quella di energia oscura, allora la geometria è piana.
Se l'energia oscura supera il valore critico, allora l'espansione accelera ancora di più di quanto non faccia già ora, e la geometria diventa iperbolica.
Se invece l'energia oscura è sotto al valore critico e dunque domina la gravità (oppure si eguagliano), allora la geometria è sferica.

No, ti ho risposto già nei due punti precedenti su questo. La geometria è piana perchè abbiamo una quantità di materia nell'Universo tale da eguagliare un valore critico e non cambia al passare del tempo, perchè la quantità di materia è e rimane sempre la stessa. Inoltre l'energia oscura non ha un valore critico, è data da una costante, detta costante cosmologica, ed ha un valore ben definito. Quello che succede è il seguente:
1) la densità di materia (attenzione non la quantità totale di materia ma la quantità totale di materia / il volume dell'Universo) decresce nel tempo perchè il volume aumenta
2) la densità di energia oscura è invece una costante
Come puoi immaginare, se la densità di materia è all'inizio più alta di quella dell'energia oscura (nell'Universo primordiale), arriverà un tempo in cui la seconda diventerà maggiore e da qui segue che l'espansione dell'Universo inizia ad accelerare (altrimenti sarebbe costante).

[Enrico Corsaro]

Mi sono ricordato di quest'articolo (da me ispirato) di Enzo sulla radiazione cosmica di fondo: http://www.astronomia.com/2011/08/22...dell-universo/
e mi sembra faccia al caso. Anche perchè Enrico usa la parola "permea" forse non troppo adatta. Ma lo giustifichiamo perchè non gli piace il Big bang.

L'articolo di Enzo è molto ben fatto!
Comunque, a parte che abbiamo chiarito la cosa del Big Bang, e ciò che non piace nè a me nè agli altri fisici, per forza di cose, è la singolarità matematica, non l'Universo primordiale molto caldo e denso.
Detto ciò...non vedo perchè "permea" non dovrebbe essere una parola adatta. Si dice tipicamente che la CBR perma tutto l'Universo perchè è osservabile in ogni direzione per un tempo a partire dalla sua origine, cosa che giustamente è anche espressa nell'articolo che hai citato. Se vogliamo essere pignoli però, poichè l'orizzonte di ultimo scattering che ha dato origine alla CBR ha anch'esso un suo inizio, in una ipotetica visuale prima di quell'istante, non sarebbe stata certamente visibile. Ma siccome nulla era visibile a distanza prima di quell'istante, il problema non si pone. Tutto l'Universo osservabile in modo diretto a cui ci riferiamo è sempre considerato a partire dall'orizzonte di ultimo scattering.

[Gaetano M.]

@enricoC. non mi piace "permea" perchè io lo userei per qualcosa di statico...

[Enrico Corsaro]

Quel tag con enrico non funziona, deve esserci un omonimo sul forum