Astronomia

La teoria del Big Bang e l'origine dell'Universo

La teoria del Big Bang e l'origine dell'Universo

Il Big Bang, letteralmente big bang, costituisce il momento in cui "niente" emerge tutta la materia, cioè l'origine dell'universo.

Secondo questa teoria (Big Bang Theory, non "big ban" come viene talvolta chiamato), la questione era un punto infinitamente piccolo e di altissima densità che, in un dato momento, esploso e si è espanso in tutte le direzioni, creando quello che conosciamo come il nostro Universo, che include anche spazio e tempo. Questo è successo circa 13,8 miliardi di anni fa. I fisici teorici sono riusciti a ricostruire questa cronologia degli eventi a 1/100 di secondo dopo il Big Bang.

Dopo il esplosione, mentre l'Universo si espandeva (nello stesso modo in cui quando gonfia un pallone occupa più spazio), si raffreddò sufficientemente e si formarono le prime particelle subatomiche: elettroni, positroni, mesoni, barioni, neutrini, fotoni e un eccetera lunga fino alle oltre 90 particelle conosciute oggi.

Si formarono atomi successivi. Nel frattempo, a causa della gravità, la materia è stata raggruppata per formare nuvole di questi elementi primordiali. Alcuni crebbero così tanto che le stelle iniziarono ad emergere e formarono galassie.

Storia della teoria del Big Bang

Nel 1948 il fisico russo nazionalizzato americano George Gamow modificata la teoria di Lemaître sul nucleo primordiale. Gamow affermò che l'Universo fu creato in una gigantesca esplosione e che i vari elementi che oggi vengono osservati furono prodotti nei primi minuti dopo la Grande Esplosione, quando la temperatura e la densità estremamente elevate dell'Universo fondevano particelle subatomiche negli elementi chimici.

Calcoli più recenti indicano che l'idrogeno e l'elio sarebbero stati i prodotti primari del Big Bang e che gli elementi più pesanti furono prodotti in seguito, all'interno delle stelle. La teoria di Gamow, sebbene elementare e poi corretta, fornisce una base per comprendere i primi stadi dell'Universo e la sua successiva evoluzione.

La materia esistente nei primi momenti dell'Universo si espanse rapidamente. All'espansione, elio e idrogeno si raffreddarono e si condensarono in stelle e galassie. Questo spiega l'espansione dell'Universo e costituisce la base fisica della legge di Hubble.

Mentre l'Universo si espandeva, la radiazione residua del Big Bang continuava a raffreddarsi, fino a raggiungere una temperatura di circa 3 ° K (-270 ° C). Queste tracce di radiazione di fondo a microonde furono rilevate dai radioastronomi nel 1964, fornendo così ciò che la maggior parte degli astronomi considera la conferma della teoria del Big Bang.

Recenti misurazioni del redshift delle supernovae, attribuite per ora all'energia oscura, indicano che l'espansione dell'universo, lungi dal rallentare, sta accelerando. Lo studio dei buchi neri e la recente scoperta delle onde gravitazionali continuano a fornire dati più interessanti. Sembra che la ricerca sul Big Bang abbia ancora molta strada da fare.

Universo aperto o chiuso? Finito o infinito?

Uno dei grandi problemi scientifici irrisolti nel modello di Universo in espansione è se l'Universo è aperto o chiuso (cioè se si espanderà indefinitamente o si contrarrà di nuovo).

Un tentativo di risolvere questo problema è determinare se la densità media della materia nell'Universo è maggiore del valore critico nel modello di Friedmann. La massa di una galassia può essere misurata osservando il movimento delle sue stelle; moltiplicando la massa di ciascuna galassia per il numero di galassie, si vede che la densità è solo dal 5 al 10% del valore critico. La massa di un ammasso di galassie può essere determinata in modo analogo, misurando il movimento delle galassie che contiene. Moltiplicando questa massa per il numero di ammassi di galassie, si ottiene una densità molto più elevata, che si avvicina al limite critico, che "sembra indicare" che l'Universo è chiuso.

La differenza tra questi due metodi suggerisce la presenza di materia invisibile, il cosiddetto materia oscura, all'interno di ciascun cluster, ma al di fuori delle galassie visibili. Fino a quando non sarà compreso il fenomeno di massa nascosta, questo metodo per determinare il destino dell'Universo non sarà convincente.

Molti dei soliti lavori di cosmologia teorica si concentrano sullo sviluppo di una migliore comprensione dei processi che avrebbero dovuto portare al Big Bang. il teoria inflazionistica, formulato negli anni '80, risolve notevoli difficoltà nell'approccio originale di Gamow incorporando i recenti progressi nella fisica delle particelle elementari. Queste teorie hanno anche portato a speculazioni così audaci come la possibilità di un'infinità di universi prodotti secondo il modello inflazionistico.

Tuttavia, la maggior parte dei cosmologi è più interessata a localizzare dove si trova la materia oscura, mentre una minoranza, guidata dallo svedese Hannes Alfvén, Premio Nobel per la fisica, mantiene l'idea che non solo la gravità ma anche i fenomeni del plasma, hanno la chiave per comprendere la struttura e l'evoluzione dell'Universo.

Ci sono molte fonti su Internet che sviluppano ulteriormente la teoria del Big Bang, a partire dalla stessa Wikipedia. Possiamo anche alimentare la nostra curiosità guardando gli argomenti elencati di seguito.

Scopri di più:
• Il paradosso di Olbers: l'universo è infinito?
• Cosa sono le onde gravitazionali o gravitazionali?
• L'unicità dei buchi neri


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