Il Big Bang e l'espansione dell'Universo
Ultimo aggiornamento Sabato 28 Agosto 2010 17:21 Scritto da Raffaele Bonadies Sabato 28 Agosto 2010 00:00
Con il termine espansione si indica la fuga apparente delle galassie lontane, determinata grazie all’effetto Doppler alla fine degli anni venti. Era il 1929 quando l’astronomo E. Hubble (1889 – 1953) capì che la velocità di allontanamento o di recessione, come si dice con termini più appropriati, delle galassie aumentava con il crescere della distanza. L’equazione che descrive questo comportamento fisico delle galassie è la seguente:
z = H0 D
dove z è il redshift misurato della galassia, D è la sua distanza e H0 è la costante di Hubble, il cui valore, oggi comunemente accettato, è di circa 70 km/s per Megaparsec, questa scoperta diede origine alla teoria cosmologica del Big Bang. L’ipotesi che tutta la materia dell’Universo fosse inizialmente concentrata in una sfera e che, come conseguenza della esplosione di questa, iniziò ad espandersi. Questa espansione, continuerebbe attualmente, ed è quello che gli astronomi misurano come spostamento verso il rosso dello spettro delle lontane fonti galattiche.
Come si produsse il Big Bang
Il Big Bang, letteralmente è una grande esplosione, non fu una esplosione come quella che ci sono familiari, che partendo dal centro si propagano verso la periferia, ma una esplosione che si produsse simultaneamente in tutto lo spazio e dopo la quale, le particelle di materia presenti, iniziarono ad allontanarsi l’una dall’altra.
I Fisici Teorici sono riusciti a ricostruire la cronologia dei fatti a partire da 1/100 di secondo dopo il Big Bang. La materia lanciata in tutte le direzioni a seguito dell’esplosione primordiale, è costituita esclusivamente da particelle elementari: Elettroni, Positroni, Neutrini, Fotoni e altre poche particelle elementari più pesanti delle precedenti, come Protoni e Neutroni.
Origine del Big Bang
Se i componenti dell’Universo si stanno separando, significa che in passato erano più vicini, e quindi, andando sufficientemente a ritroso nel tempo, si arriva alla conclusione che tutto si generò da un unico punto “matematico” che dai Fisici è chiamato Singolarità Iniziale, in una bolla di fuoco conosciuta come Grande Esplosione o Big Bang. La scoperta negli anni ’60 della radiazione cosmica di fondo, interpretata come l’”eco” del Big Bang, fu considerata una conferma di questa idea e una prova del fatto che l’Universo ha avuto un’origine.
La Nucleosintesi
La nucleosintesi è il processo mediante il quale si formano nuovi elementi chimici a partire da reazioni atomiche. La nucleosintesi nasce all’interno delle stelle e durante l’esplosione di Supernove. Lentamente idrogeno e elio si trasformano in atomi più pesanti. La maggioranza dei Fisici e Astronomi moderni è convinta del fatto che la teoria del Big Bang sia essenzialmente corretta. Le prove più forti, oltre all’espansione dell’Universo stesso, sono la radiazione di fondo e l’abbondanza di elio primordiale. Queste due scoperte, relativamente recenti, inclinarono definitivamente la bilancia verso il Big Bang.
La Teoria dello Stato Stazionario
Quelli che non vogliono accettare la teoria secondo la quale l’Universo avrebbe avuto un principio, possono avvalersi di una teoria soddisfacente nella “Teoria dello Stato Stazionario.” Secondo questa, l’Universo non solo è uniforme nello spazio, ma anche nel tempo; così come, in grande scala, qualsiasi regione dell’Universo somiglia a un’altra, quindi, in linea di massima, la struttura dell’Universo è rimasta inalterata negli anni a partire dalla sua nascita, dato che questo, esiste da un tempo infinito. Ma come conciliare, l’espansione dell’Universo, che è accertata, con la sua eterna isotropia? Se si espande, la sua densità deve diminuire col passare del tempo. L’ipotesi fondamentale dei sostenitori della Teoria dello Stato Stazionario, è che nuova materia, nasce continuamente dal nulla. Quindi, la densità dell’espansione, si mantiene costante col passare del tempo.
Se non si accetta l’ipotesi dell’universo in espansione, ma si vuole credere al fatto che le galassie si trovano fisse, alla stessa distanza, come si può spiegare lo spostamento verso il rosso della luce emessa dalle galassie? Si potrebbe ipotizzare che i fotoni perdano energia nell’attraversare lo spazio tra il punto di emissione e il punto in cui vengono rilevati. Cioè, “si stancherebbero” rallentando durante il loro viaggio nel cosmo.
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