La Storia dell’Universo (5 di 5): il “Big Rip”

Il 3 giugno del 2001 la Nasa lancia un satellite in grado di determinare se la teoria dell’inflazione di Guth sia corretta o meno. Il WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) è progettato per fotografare il calore residuo del Big Bang individuato da Penzias e Wilson; in altre parole, l’Universo vuole ottenere un’immagine dell’Universo “da bambino” per poterla confrontare con quella attuale.

Nel febbraio del 2003,gli astronomi possono osservare la prima immagine dell’Universo realizzata con il WMAP, che rappresenta l’Universo a soli 380.000 anni di età. Gli scienziati sono impressionati dalla chiarezza dei dati.

Max Tegmark, professore di fisica al MIT: “La reazione fu di vera e propria meraviglia. Tutto corrispondeva alle teorie proposte: l’inflazione, probabilmente, era avvenuta davvero!”

Ad un occhio inesperto, l’immagine fornita dal WMAP può sembrare una specie di uovo maculato, ma per gli scienziati questa è una “stele di Rosetta” stellare. I tracciati rappresentano le strutture che più tardi cresceranno fino a diventare gli attuali ammassi di stelle e galassie.

Oltre a supportare decisamente la teoria dell’inflazione di Guth, i dati ci forniscono indizi concreti sull’età, sulla composizione, la forma e l’evoluzione dell’Universo.

Neil DeGrasse Tyson, del Museo Americano di Storia Naturale: “Fino a pochi anni fa la Cosmologia era piuttosto diversa dalle altre scienze. Questo perché le teorie erano più numerose dei dati veri e propri. Prima che questi satelliti ci mostrassero che cosa è successo nei momenti immediatamente successivi al Big Bang, separare un modello cosmologico da un altro, era assai difficile. Ora possiamo produrre dati numerici sulle dimensioni dell’Universo, la sua età, la sua velocità di espansione, il suo contenuto. Prima di queste osservazioni tutto ciò era impossibile, e ci accontentava di un misto tra intuizione e mitologia”

Grazie agli strumenti moderni come il satellite WMAP, ora i fisici possono realizzare un modello dei momenti successivi al Big Bang.

Meno di un miliardesimo di secondo dopo l’esplosione, si forma una bolla più piccola di una frazione di un atomo… questo è l’Universo, è incredibilmente piccolo, e incredibilmente caldo. All’interno di questa bolla, le quattro forze conosciute della natura – la gravità, l’elettromagnetismo, la forza nucleare forte e quella debole – sono unite a formare un’unica super-forza.

Improvvisamente la forza di gravità si separa dalle altre. Mentre si espande, l’Universo si raffredda, ed in qualche modo produce una grande quantità di energia, che alimenta l’iperinflazione teorizzata da Alan Guth. L’inflazione blocca l’Universo su alcuni parametri uniformi, come dimostrato dalle immagini del WMAP: l’Universo ha meno di un secondo di vita quando la superforza rimanente decade nelle altre forze fondamentali.

Circa tre minuti dopo il Big Bang, la temperatura dell’Universo è scesa a poco più di 550 milioni di gradi centigradi, abbastanza “freddo” da permettere la formazione dei primi nuclei atomici. Si crea l’idrogeno, poi alcuni atomi di idrogeno si fondono e creano degli atomi di elio, come ipotizzato da Gamow e Alpher.

Trecentottantamila anni più tardi, la luce attraversa il buio profondo, ed è adesso che viene prodotta la radiazione captata da Penzias e Wilson.

Un miliardo di anni dopo il Big Bang, le stelle prendono forma, producendo elementi più pesanti come l’azoto, l’ossigeno ed il carbonio, esattamente come previsto da Hoyle.

Passano altri otto miliardi di anni e la materia e la gravità si combinano per formare una struttura tipicamente circolare: la pressione crea pressione nel suo nucleo, e questo calore dà vita a reazioni di fusione termonucleare… è nata una nuova stella!

L’energia stellare elimina i gas residui, ma non l’immenso disco rotante di polveri, che finiscono con l’aggregarsi formando pianeti e lune.

Uno di questi grumi di polvere stellare, dopo aver sopportato a lungo l’azione martellante dei detriti solari, riesce a raggiungere una temperatura sufficiente da permettere al biossido di idrogeno – l’acqua – di accumularsi nell’atmosfera. Acqua allo stato liquido si raccoglie sulla superficie del pianeta, in profondità misteriose reazioni chimiche creano le prime forme di vita.

Tredici miliardi e settecento milioni di anni dopo il Big Bang, il nostro Universo è largo ormai 156 miliardi di anni luce, il cielo è pieno di stelle!

Il nostro sistema solare ha otto pianeti all’incirca, ed uno di essi, il terzo, è coperto di forme di vita basate sul carbonio… alcune di esse stanno iniziando a realizzare quanto piccole ed insignificanti esse siano in confronto all’immensità del Cosmo.

Se non avete capito questo processo, non è grave… è il risultato degli sforzi fatti per millenni da milioni di cervelli umani per cercare di capire come sia nato l’Universo, e quale sia il ruolo dell’uomo al suo interno… ce n’è abbastanza da sopraffare qualsiasi mente isolata.

Max Tegmark, professore di fisica al MIT: “Se partiamo dal presupposto che il nostro cervello è nato per permetterci di tirare sassi e raccogliere banane, è incredibile che esso sia stato capace di elaborare leggi fisiche, o qualsiasi cosa che non fosse immediatamente utile alla pura sopravvivenza. E’ meraviglioso pensare come noi umani siamo stati capaci di fare questi progressi senza impazzire del tutto.”

E’ un processo ancora in corso, un copione che viene continuamente aggiornato, ma proviamo a vedere come finirà!

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Immaginate per un attimo di viaggiare per miliardi di anni nel futuro, superiate la fine della civiltà umana e la scomparsa di ogni forma di vita terrestre… immaginate di essere cinque miliardi di anni nel futuro.

Il Sole sta esaurendo il carburante nucleare che lo tiene in vita, raffreddandosi si gonfia e diventa di colore roso scuro, avvicinandosi sempre di più alla Terra, inghiotte Mercurio e Venere, l’acqua sulla Terra evapora, ed il nostro pianeta torna nuovamente allo stato fluido.

Una volta finito il carburante, il nucleo si contrae, e il Sole si trasforma da “stella gigante rossa” a “nana bianca”. Gli strati più esterni danno vita ad una nebulosa planetaria e vanno alla deriva nello Spazio, formando eleganti volute di gas luminosi.

I pianeti che sopravvivono a questa fase, quelli più esterni come Saturno e Nettuno, ne escono profondamente mutati: la nebulosa planetaria spazza via le loro masse gassose, lasciandosi dietro solo i piccoli nuclei di roccia e metalli. Non più trattenuto dalla gravità del Sole, ormai molto ridotta, quel che resta dei pianeti si perde nella vastità dello Spazio.

Ancora qualche miliardo di anni e tutto il calore residuo del Sole si è disperso, la sua superficie adesso, piccole e scura, ha la stessa temperatura del resto dello Spazio… il Sole è ora una “nana nera”…

Altri miliardi di anni e, spinto da una misteriosa “forza oscura”, scoperta solo di recente, l’Universo si espande sempre più velocemente, proiettandosi in ogni direzione. Su scala cosmica, ma anche su scala molecolare, l’espansione supera la gravità, dissolvendo ogni cosa… non solo le galassie, i sistemi planetari e le stelle, ma perfino gli atomi.

Alla fine la materia stessa finisce con l’essere separata… questo è il “Big Rip”, il grande strappo, che segna la fine dell’Universo… è il prodotto di quella “forza oscura” che ancora non abbiamo compreso fino in fondo.

Max Tegmark, professore di fisica al MIT: “Forza oscura è un termiche che usiamo per mascherare la nostra ignoranza… alcuni pensano che sia una specie di materia, altri che sia una costante contenuta nelle equazioni di Einstein, altri ancora pensano che sia solo la dimostrazione che abbiamo sbagliato tutto sulla gravità”

Per ora la teoria del Big Rip è quella più accreditata, ma chi può sapere per quanto lo rimarrà? E se scoprissimo qualcosa che la smentisce completamente? C’è ancora un’infinità di cose che non abbiamo scoperto, è l’ennesimo colpo alla nostra centralità nell’Universo.

Ma questo non vuol dire che non sappiamo nulla: Copernico, Newton, Einstein, e poi Alpher, Wilson, Guth… ci hanno regalato alcuni pezzi di questo puzzle senza fine, ci hanno aiutato a capire quale sia il nostro ruolo in tutto questo.

Neil DeGrasse Tyson, del Museo Americano di Storia Naturale: “Ricordiamoci che ogni molecola che forma il nostro corpo, anzi gli atomi che formano le molecole, possono essere fatti risalire alle strutture che in precedenza hanno formato i nuclei di stelle gigantesche, di Supernovae, che sono esplose riversando la loro materia nella galassia, arricchendo le nubi di gas preesistenti con il principio della vita. Quindi siamo tutti collegati! Tra di noi a livello biologico, con la Terra a livello chimico, e con il resto dell’Universo a livello atomico. E’ una bella sensazione, mi rende felice, mi fa sentire veramente immenso! Vuol dire che non siamo migliori dell’Universo, ma siamo parte di esso, siamo dentro all’Universo, e l’Universo è dentro di noi.”

Noi non siamo il centro dell’Universo, ma ne siamo parte integrante, anche se stentiamo ancora a capirlo. Sappiamo molto, ma molto ci manca ancora da sapere.

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Potete leggere e guardare le puntate de “La Storia dell’Universo” ai seguenti link:

http://www.grandipassioni.com/2010/12/storia-universo-1/

http://www.grandipassioni.com/2011/02/storia-universo-2/

http://www.grandipassioni.com/2011/02/storia-universo-3/

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Posted by Petar on Feb 20 2011. Filed under Articoli + recenti, Il Sapere, La Storia dell'Universo, Scienza. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0. You can leave a response or trackback to this entry