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domenica 8 gennaio 2017

#Almanacco quotidiano, a cura di #MarioBattacchi

Buongiorno, oggi è l'8 gennaio.
L'8 gennaio 1998 Saul Perlmutter, fisico del Berkley Lab, annuncia che in base agli studi effettuati sulle supernove, l'universo risulta essere in continua espansione accelerata. Per questi studi verrà insignito nel 2011 del premio Nobel per la fisica.
Quasi tutti gli scienziati sono concordi sul fatto che l'universo ha avuto origine con il Big Bang, ma non si sa con certezza quale sarà il suo futuro. Infatti, le galassie e gli ammassi sono soggetti a due forze che si fronteggiano da quando l'universo è nato: la forza di attrazione gravitazionale, che tenderebbe a far collassare l'universo su se stesso, e la spinta di espansione del Big Bang. Quale delle due vincerà? È difficile dirlo: tutto dipende da quanta massa esattamente l'universo contiene.
Gli astronomi hanno individuato una densità critica dell'universo, e quindi una massa critica, con la quale le due forze si bilancerebbero esattamente.
Se la massa dell'universo è superiore alla massa critica, la forza gravitazionale avrà la meglio: un giorno, l'espansione rallenterà fino a fermarsi, e pian piano l'universo comincerà a contrarsi sotto l'azione della propria forza di gravitazione. Le galassie si avvicineranno fino a fondersi tra loro, le stelle anche. Tutto l'universo, ormai composto solo di particelle atomiche e radiazione, collasserà in un unico punto. Uno scenario di questo tipo viene detto universo chiuso; maggiore è la massa dell'universo e più rapidamente si ripiegherà su se stesso.
Se invece la massa è minore di quella critica, vincerà la spinta di espansione e l'universo continuerà ad espandersi per sempre. Gli ammassi di galassie si allontaneranno tra loro, nelle galassie tutto il gas verrà trasformato in stelle. Poi forse le stelle scivoleranno verso il centro della galassia, formando dei giganteschi buchi neri, e tutta la materia circostante verrà inghiottita. Le galassie degli ammassi si fonderanno, dando luogo anch'esse a buchi neri enormi. Nel frattempo, l'universo diventerà sempre più freddo, buio e vuoto, morendo lentamente. Questo scenario viene chiamato universo aperto.
In un universo piatto l'espansione cesserebbe dopo un certo intervallo di tempo. Un universo chiuso si richiuderebbe su se stesso, mentre un universo aperto continuerebbe ad espandersi all'infinito.
Attualmente, per diversi motivi, gli scienziati sono convinti che la massa presente nell'universo sia quasi esattamente uguale alla massa critica, scenario che viene chiamato universo piatto. Se sommiamo la massa di tutte le galassie che conosciamo, peró, il totale è decine di volte più piccolo della massa necessaria per "chiudere" l'universo. Esso sembrerebbe quindi destinato ad espandersi all'infinito. Gli astronomi però hanno scoperto che intorno a molte galassie esistono degli immensi aloni di materia oscura, un tipo di materia di natura ancora ignota. Essa non emette radiazione di alcun tipo e la sua presenza può essere rivelata solo grazie agli effetti gravitazionali che induce sulla materia normale che le sta vicino.
La materia oscura è stata rivelata in grandi quantità anche negli ammassi di galassie. Alcuni pensano che in totale la sua massa potrebbe essere molte volte superiore alla massa di tutta la materia visibile dell'universo, forse sufficiente per produrre un universo piatto o forse no. Calcolare la massa di tutta la materia esistente nell'universo, sia essa oscura o visibile, non è per niente facile. Si tratta di una delle imprese più difficili e affascinanti che gli astronomi di oggi devono affrontare.
L'universo in accelerazione descrive l'osservazione che il nostro Universo è in una fase di espansione accelerata, ovvero che la velocità con cui esso si sta espandendo sta aumentando.
L'Universo accelerante implica che la velocità a cui una galassia si allontana dalle altre aumenta nel tempo. Se l'accelerazione dovesse continuare le galassie si allontaneranno le une dalle altre in modo tale che il loro spostamento verso il rosso sarà così grande da rendere difficile la loro osservazione e l'universo apparirà oscuro. In scenari più spinti, il risultato finale sarà il disgregamento di tutta la materia nell'Universo. La nuova teoria della fine dell'Universo è stata chiamata il Big Rip (Grande Strappo).
L'osservata accelerazione implica che l'universo potrebbe essere costituito per un 75% di energia non osservata direttamente, chiamata energia oscura, distribuita omogeneamente nell'universo. I modelli cosmologici che tentano una spiegazione dell'accelerazione si differenziano sulle ipotesi che fanno per le candidate a questa energia oscura: dal modello a costante cosmologica diversa da zero (che può aver causato anche l'inflazione cosmica), al modello della quintessenza, ad altri. Le ultime osservazioni WMAP tendono a favorire il modello basato su una costante cosmologica positiva.
L'osservazione di un universo in accelerazione pone grossi problemi alla teoria della civiltà eterna di Dyson. Questa teoria si basa su un universo in decelerazione, che per molti anni è stato il modello dominante in cosmologia perché, in assenza di evidenze osservative per l'esistenza di energia oscura, si pensava che la forza di gravità della materia presente nell'Universo avrebbe agito per rallentare l'espansione.
Secondo i professori José Senovilla, Marc Mars e Raül Vera dell'Università di Bilbao e dell'Università di Salamanca, Spagna, una differente spiegazione potrebbe essere data assumendo l'ipotesi che il tempo stia rallentando, e che un domani potrebbe fermarsi del tutto. Se il tempo rallenta, essi affermano, è possibile spiegare lo spostamento verso il rosso soltanto con questa ipotesi, senza dover supporre l'esistenza di una energia oscura che sinora non è mai stata misurata direttamente, e senza scontrarsi con la difficoltà di dover risolvere il paradosso di una velocità di espansione che aumenterebbe indefinitamente. L'universo starebbe quindi sì espandendosi, ma nient'affatto accelerando: "Noi non diciamo che l'universo non stia espandendosi, ma che potrebbe essere un'illusione che stia accelerando". La teoria proposta rientra come variante particolare della teoria delle superstringhe, nella quale si immagina il nostro universo confinato su una membrana fluttuante in uno spazio a più dimensioni. Gary Gibbons, cosmologo presso l'Università di Cambridge ha commentato che l'ipotesi è degna di attenzione: "Noi pensiamo che il tempo sia emerso all'epoca del Big Bang, e se è emerso può anche scomparire."

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