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Il modello del Big Bang - Estratto da "L'universo infante" di C. Ruscica

La storia dell’Universo inizia circa 13-14 miliardi di anni fa quando un evento singolare, il Big Bang, generò lo spazio, il tempo, la materia e l’energia nella forma di tutto ciò che osserviamo oggi come particelle, pianeti, stelle e galassie, inclusa la vita stessa.

Per migliaia di anni, le nostre conoscenze sull’Universo sono state raccolte e tramandate grazie alle osservazioni e ai testi scritti e ancora oggi si tratta di un lavoro che continua e affascina non solo gli scienziati ma anche la gente comune.

Il Big Bang indica quel momento che i cosmologi identificano per descrivere l’evento iniziale da cui ha avuto origine l’Universo, una sorta di gigantesca ‘esplosione dello spazio’, e non nello spazio, un evento singolare che rimane ancora un mistero e dove le leggi della fisica vengono meno.

Se diamo uno sguardo d’insieme fino ad osservare le galassie più distanti, scopriremo che esse si stanno allontanando le une dalle altre a grandi velocità.

Questo vuol dire che se le facciamo virtualmente regredire indietro nel tempo, come se riavvolgessimo la pellicola di un film, esse si troverebbero compresse in un ‘punto’ incredibilmente piccolo, ancora più piccolo della più piccola parte di un atomo, dove le condizioni di densità e di temperatura diventano estreme.

In realtà il termine stesso del Big Bang contiene di per sè una contraddizione perchè non è stato ‘grande’, cioè ‘big’, visto che si sarebbe originato da ciò che immaginiamo essere un ‘punto infinitesimale’ o meglio da una singolarità, e non c’è stata alcuna ‘esplosione’, cioè ‘bang’, poichè non c’era un mezzo per permettere la propagazione di onde sonore come avviene, ad esempio, nell’aria.

Anche se il Big Bang viene accettato oggi come il quadro teorico più adeguato per descrivere con buona approssimazione l’evoluzione dell’Universo, tuttavia questo modello non permette di spiegare in maniera definitiva né l’origine dell’Universo né cosa c’era eventualmente prima.

Infatti, le leggi della fisica, così come noi le conosciamo, non sono in grado di descrivere esattamente la storia dell’Universo ma ci permettono di avvicinarci al momento iniziale e di comprendere la realtà fisica solo attraverso una serie di eleganti approssimazioni.

Cenni storici

Il modello del Big Bang è stato sviluppato grazie alle osservazioni della struttura su larga dell’Universo e ad una serie di considerazioni teoriche.

Nel 1912 Vesto Slipher misurò lo spostamento Doppler di una ‘nebulosa’ a spirale, cioè di una galassia così come venivano chiamate in quel periodo, scoprendo ben presto che questi sistemi stellari stavano allontanandosi dalla Terra. Slipher non aveva idea delle implicazioni cosmologiche di ciò che aveva trovato e all’epoca divenne molto controverso il dibattito sul fatto che queste nebulose fossero, o meno, ‘universi isola’ al di fuori della Via Lattea.

Circa dieci anni più tardi, il cosmologo e matematico russo Alexander Friedmann derivò alcune soluzioni dinamiche delle equazioni della relatività generale, note come equazioni di Friedmann, che implicavano l’espansione dell’Universo a dispetto di quanto sosteneva il modello cosmologico statico che era stato inizialmente ipotizzato da Albert Einstein.

Successivamente, nel 1924 Edwin Hubble ricavò la distanza della vicina galassia di Andromeda dimostrando come questi sistemi stellari fossero in definitiva galassie ben distinte dalla Via Lattea.

Alcuni anni dopo, nel 1927, il prete belga Georges Lemaître ipotizzò che la recessione delle nebulose fosse dovuta all’espansione dell’Universo.
Egli andò addirittura oltre e suggerì che se si proietta indietro nel tempo l’espansione dello spazio si arriva ad una epoca in cui l’Universo doveva essere estremamente piccolo e denso con tutta la massa concentrata in un ‘punto’, che chiamò ‘atomo primordiale’, da cui sarebbero emersi lo spazio e il tempo.

Intanto, sin dal 1924 Hubble aveva eseguito tutta una serie di misure delle distanze cosmologiche utilizzando il telescopio Hooker di 2,5 metri di Mount Wilson. Queste osservazioni gli permisero di ottenere la stima della distanza di quelle galassie il cui tasso di recessione, noto come redshift, era già stato ricavato in parte da Slipher.

Cinque anni dopo, Hubble trovò una relazione tra la distanza e la velocità di recessione, oggi nota come legge di Hubble, un risultato che secondo Lemaître ci si doveva aspettare assumendo valido il principio cosmologico, cioè l’assunzione che l’Universo sia omogeneo e isotropo su larga scala.

Tuttavia, durante gli anni ’20 e ’30 quasi tutti gli scienziati preferivano un modello cosmologico stazionario perchè molti criticavano il fatto che ammettere un inizio dello spazio e del tempo implicasse la necessità di introdurre nelle leggi della fisica una serie di concetti religiosi.

Lo stesso Arthur Eddington sosteneva l’idea di Artistotele in base alla quale l’Universo non poteva avere avuto un’origine e che la materia fosse stata sempre presente ed eterna.

Dunque, dopo la Seconda Guerra Mondiale emersero diversi modelli cosmologici ma solo due in particolare erano nettamente distinti dagli altri.

 

Corrado RuscicaTorna su Torna suDisponi gli articoli a grigliaDisponi gli articoli a lista

Corrado Ruscica si è laureato in astronomia presso l'Università di Bologna discutendo una tesi osservativa nel campo della radioastronomia extragalattica.

 

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