Categoria: Cosmologia

Secondo il modello cosmologico maggiormente accreditato (teoria dell’universo in espansione generato da un Big Bang iniziale) il sistema Universo sembra essersi evoluto attraverso una fase iniziale contraddistinta da un alto livello di disordine (“un miscuglio di materia e di radiazione” che, seguendo Weinberg, “sembra trovarsi in uno stato di equilibrio termico pressoché perfetto”) per poi passare, attraverso l’azione del raffreddamento dovuto all’espansione e l’emergere della forza gravitazionale, a configurazioni via via più organizzate fino alla formazione dei sistemi cosmici attualmente osservabili. In effetti l’osservazione del cosmo suscita molto spesso sensazioni di meraviglia e stupore per l’alto grado di ordine, bellezza e armonia che ne sembra emergere. Come si può accordare questo tipo di scenario con la seconda legge della termodinamica, quando questa prevede che l’evoluzione dei sistemi fisici vada naturalmente verso un inesorabile aumento dell’entropia? Io, perlomeno, credo di leggervi una certa contraddizione, ma non so bene dove collocarla fra le varie possibiltà che riesco ad immaginare. C’è forse qualche errore fra gli assunti contenuti in questa semplicistica esposizione? È la “seconda legge” ad avere dei limiti di applicabilità se spinta verso le estreme condizioni dell’Universo primordiale? O sono le nostre categorie di ordine e bellezza a sembrare inadeguate per una descrizione completa e coerente del mondo? O, semplicemente, il problema risiede nella mia limitata capacità immaginativa? Vi ringrazio anticipatamente per i chiarimenti in merito che, spero, cortesemente mi esporrete.

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Secondo i modelli di universo elaborati da Aleksandr A. Friedmann, fondati sulle equazioni di campo formulate da Einstein, si hanno le seguenti situazioni possibili: 1) Se la densità media della materia nell’Universo è minore o uguale rispetto ad una certa densità critica, allora l’Universo è aperto e spazialmente infinito (e naturalmente illimitato). 2) Se la densità è maggiore, allora esso è finito (in quanto lo spazio risulta incurvato su se stesso a causa dell’intenso campo gravitazionale), ma illimitato (in quanto non presenterebbe né confini, né centro, come la superficie di una sfera). Poiché in ogni caso si fa risalire l’origine dello spazio-tempo al Big Bang e l’Universo viene descritto nelle prime fasi di vita come puntiforme, come è possibile che da un punto esso, nella sopracitata ipotesi 1) si sia espanso sino a diventare infinito? In altre parole, dato che l’espansione è iniziata ad un certo punto e da allora è passato un tempo finito (15-20 miliardi di anni), avrebbe dovuto espandersi ad una velocità infinita per essere spazialmente infinito: come è possibile?

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I moderni telescopi riescono a vedere a delle distanze abissali, praticamente quasi all’inizio della creazione stessa. All’inizio però l’universo era meno ampio di come è adesso, quindi in qualunque direzione si guardi si dovrebbe vedere le stesse cose. È giusto questo modo di ragionare? Al limite, per essere più chiari, se fosse possibile vedere i primi istanti, quando l’universo aveva le dimensioni di un’arancia, si dovrebbe vedere questa arancia replicata all’infinito su tutta la volta celeste. Vi ringrazio per l’eventuale risposta e complimenti per il sito in genere.

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Ho letto che l’oggetto piu’ distante fino ad ora osservato dista circa 12 miliardi di anni luce . Per nostra comodita’ immaginiamo che dopo il Big Bang si siano formate solo due galassie, la galassia A e la galassia B , noi abitiamo sulla galassia A mentre la galassia B fosse l’oggetto distante 12 miliardi di anni luce di cui si parlava sopra . Immaginiamo ancora che anche la galassia B sia abitata e che quando noi la vediamo riuscamo a vedere il signor Y che sbadiglia ( dico questo per evidenziare che mi riferisco ad un unico specifico fotogramma ). La mia domanda è : quel fotogramma ha viaggiato per 12 miliardi di anni luce e poi mi ha raggiunto sulla galassia A dove abito , ma 12 miliardi di anni fa quando ci fu l’ evento dello sbadiglio quanto erano distanti tra di loro le galassie A e B ?

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Vorrei chiedere quali sono le ipotesi formulate dai cosmologi per spiegare i nuovi dati dei satelliti artificiali COBE e PLANCK, e i dati emersi dall’osservazione delle supernovae di primo tipo, che sembrano mostrare un universo in accelerazione anziché in decelerazione. In altre parole quali sono le ipotesi più’ accreditate sulla natura della costante cosmologica einsteiniana che è improvvisamente tornata di moda?

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Vorrei capire meglio la differenza tra grandezza ed età dell’universo. Se l’oggetto più lontano finora osservato dista da noi diciamo 15 miliardi di anni luce(non sono sicuro di questa cifra ma non è questo il punto che vorrei chiarire), significa anche che il (diametro?) dell’universo è di 15 miliardi di anni luce, almeno l’universo finora osservato. Ma se quella luce ha impiegato 15 miliardi di anni per arrivare fino a me, posso dire che l’età dell’universo è di 15 miliardi di anni? Io penso di no: l’età dell’universo dovrebbe essere di più, ma quale ragionamento devo seguire per arrivare a questa conclusione che pur mi sono dato ammesso che sia vera?

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Se la velocità della luce nel vuoto è una costante universale, rimane pur sempre (per definizione) dimensionalmente pari al rapporto tra uno spazio S (la distanza percorsa) ed un tempo t (quello impiegato a percorrere la distanza). Ma se lo spazio, in termini cosmici, si dilata, è necessaria una corrispondente “dilatazione” del tempo perchè il rapporto S/t resti invariato. Tuttavia non si sente parlare (per quanto mi risulta) di “dilatazione del tempo”, ma solo dello spazio o, al limite e senza maggiori delucidazioni, dello “spazio-tempo”. Se quanto sopra è corretto, come andrebbe intesa la “dilatazione “del tempo?

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Il modello di espansione dell’universo attribuisce lo spostamento verso il rosso delle galassie esclusivamente alla velocità di allontanamento delle stesse, ma l’universo primordiale, più piccolo e denso dell’attuale, possedeva una maggiore curvatura dello spazio-tempo che provoca anch’essa uno spostamento verso il rosso. Come mai non viene considerato il contributo fornito dalla ‘geometria variabile’ dell’universo allo spostamento verso il rosso?

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Partendo dalla formula v = Hd, dove v è la velocità di espansione dell’universo, H è la costante di H e d la distanza che consideriamo, come è possibile arrivare a calcolare l’età dell’universo. Quella sopra riportata non è semplicemente un’equazione differenziale del tipo y’ = ay? In questo caso l’equazione oraria che esprime l’espansione dell’universo dovrebbe risultare esponenziale, ma non si dispone di sufficienti informazioni per calcolare il nostro delta t. Come è possibile, dunque, che sia sufficiente calcolare il reciproco di H per stimare l’età dell’universo? E se effettuassimo il calcolo fra un milione di anni, non dovremmo ottenere un valore differente? Come si spiega questo paradosso?

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Vorrei che lei mi spiegasse come si fa a calcolare l’età (approssimata) dell’universo: secondo le ultime osservazioni del telescopio Hubble le galassie più lontane sono a circa 14 miliardi di anni luce. Quindi la luce di queste galassie ha impiegato 14 miliardi di anni per arrivare fino a noi. Ma se l’universo ha avuto origine 14 miliardi di anni fa con il big bang, significa anche che 14 miliardi di anni fa le galassie erano tutte vicine l’una all’altra per cui l’immagine della galassia “A” per arrivare alla galassia “B” dove vivo io non impiegò 14 miliardi di anni ma, diciamo, un anno. Dopo il big bang la galassia “A” e la galassia “B” si sono allontanate una dall’altra con una velocità crescente ma che comunque è inferiore a quella della luce. Ora chiedo, se sulla galassia “A” 14 miliardi di anni fa c’era un concerto di Pavarotti, la sua immagine si è allontanata nello spazio alla velocità della luce. Io 14 miliardi di anni fa non ero nato, oggi invece, 14 miliardi di anni dopo, ci sono, ma come posso vedere l’immagine di Pavarotti che nel frattempo è volata via più lontana e più in fretta della galassia dove vivo io? Insomma, se luce di una galassia impiega 14 miliardi di anni per arrivare fino a me, significa che eravamo distanti 14 miliardi di anni luce, ma se eravamo distanti 14 miliardi di anni luce questo non può essere il momento iniziale del big bang dove si presume fossimo più vicini.

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Immaginiamo l`universo come un grande panettone che lievita sulla cui superficie ci sono le galassie, ora il DIAMETRO del panettone dovrebbe rappresentare il diametro dell`universo. La linea ideale che unisce due galassie che si trovano da una parte e dall`altra del panettone rappresenta il diametro e quindi la grandezza dell`universo. Ma la grandezza dello universo e` data dalla distanza tra due oggetti materiali quali sono le galassie? Voglio dire se queste due galassie distano tra loro 100mt. Pero` loro emettono luce che si diffonde da ciascuna galassia per altri 20mt. La grandezza dell`universo e` da considerarsi 100mt oppure 140mt?

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Nella stima delle distanze di remoti oggetti galattici con il metodo Tully – Fisher , nella nota formula : M = -6.7 log (W / sen i) – 19.5 il valore W è definito come “dispersione delle velocità di rotazione della galassia”. Gradirei capire meglio tale definizione; perchè il termine “dispersione” (e non velocità media, o differenza tra Vmax e Vmin) ? Come si calcola o si stima? il valore – 19.5 è fisso o legato alla costante di Hubble?

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Vorrei qualche dettaglio tecnico sulle procedure impiegate dal team del CFH Telescope per evidenziare l’effetto deformante della materia oscura sulla “forma” finale con cui ci appaiono le galassie più lontane. In particolare: per analizzare al PC tale effetto, mi pare che occorra introdurre come dati iniziali le masse di materia oscura e la loro distribuzione nello spazio (che, invece, sono gli elementi da determinarsi); inoltre, come si tiene conto dell’ulteriore effetto deformante della materia ordinaria interposta?

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Ricordo di avere letto che esistono probabilmente galassie che non sono visibili perchè si allontanano dalla Via Lattea più velocemente della luce. Anche se ciò non fosse vero la velocità di allontanamento tra due galassie dovrebbe aumentare proporzionalmente alla loro distanza e raggiungere e superare la velocità della luce. Come è possibile ciò? Secondo il nostro punto di vista in una galassia che si muove iperluce il tempo dovrebbe scorrere al contrario? Se così fosse dovrebbe tornare nel suo passato e riavvicinarsi alla nostra non riuscendo mai a superare la velocià della luce? E se le stesse domande fossero poste da un abitante di quella galassia? (anche lui ci vedrebbe tornare indietro nel tempo).

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Nelle varie spiegazioni divulgative che ho finora letto, relative al Big Bang, è costantemente posto l’accento sul fatto che “l’universo” è andato espandendosi partendo da dimensioni dell’ordine dei 10-33 cm del cosiddetto Tempo di Plank. E’ però anche evidenziato che l’universo , quale noi lo conosciamo, è limitato dal cosiddetto orizzonte cosmologico, corrispondente, in buona sostanza, allo spazio che la luce ha potuto percorrere dall’inizio del tempo (o dai 300.000 anni dopo il B.B. della cessazione dell’opacità dell’universo?) ad oggi. Vengono anche indicati valori di dimensioni e di densità dell’universo per i vari tempi intermedi tra il BB ed oggi. La mia domanda è la seguente : a quale universo ci si riferisce con i predetti valori di dimensioni, densità etc? Alla totalità dell’universo uscito dal BB o solo a quello da noi conoscibile , ed al quale si possono solo riferire i valori di densità stimata, di quantità di materia presente, etc.?

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A seguito della notizia della cosiddetta “fotografia del Big Bang”, desiderei sapere come è possibile che la radiazione cosmica abbia potuto raggiungerci. Infatti, nell’ipotesi della nascita dell’universo conosciuta come Big Bang, tutta la materia era contenuta in uno spazio estremamente ridotto, per poi, dall’istante zero, espandersi. La “immagine” di quel primo istante dovrebbe allora essersi allontanata dal luogo originario ad una velocità c, mentre le galassie in via di formazione, essendo dotate di massa, con una velocità sicuramente inferiore a c. Perciò, io penso, quella luce raffigurante il primo istante dell’universo, non dovrebbe averci “superato” ed essere persa per sempre?

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Vorrei sapere che significa che “dopo i primi istanti dal Big Bang la materia cosmica (plasma) si raffredda” ??? Presumo che il “raffreddarsi” sia dovuto esclusivamente alle interazioni nucleari forti che rallentano la velocità delle particelle formando i primi nuclei (…è così?) Inoltre, tale raffreddamento come è conciliabile col 2° Principio della Termodinamica? In effetti in questo caso il sistema è “effettivamente isolato”. Vorrei sapere, infine, se è possibile interpretare la temperatura di fondo di 3 gradi Kelvin dell’Universo, misurabile dal Fondo Cosmico a Microonde (CMB), non come residuo termico (ovvero cinetico) dell’esplosione primigenia (che in teoria potrebbe non essersi mai verificata), bensì come conseguenza di tutti i fenomeni di trasformazione dell’energia dell’universo, in accordo al sopracitato 2° Principio.

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