{"id":1081,"date":"-0001-11-30T00:00:00","date_gmt":"2017-11-06T15:57:47","guid":{"rendered":""},"modified":"2017-11-06T17:58:19","modified_gmt":"2017-11-06T15:58:19","slug":"1081","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/1081\/","title":{"rendered":"In che cosa consiste la densit\u00e0 critica dell’universo?"},"content":{"rendered":"

L’universo \u00e8 in espansione. Questa mirabile conclusione deriva dall’analisi degli spettri delle galassie, che mostrano tutti – a parte quelli delle nostre strette vicine – uno spostamento verso il rosso (redshift<\/em>) delle righe spettrali: ci\u00f2 significa che le galassie si stanno allontando da noi.
\nEdwin Hubble nel 1929 dimostr\u00f2 che il rapporto tra la velocit\u00e0 di allontanamento e la distanza di una generica galassia \u00e8 una costante, indicata poi come costante di Hubble<\/em> in suo onore – H0<\/em>. Questa
\nstessa legge ci consente di calcolare la distanza di una galassia conoscendone la velocit\u00e0 di allontanamento, che si calcola facilmente a partire dal redshift.<\/p>\n

Questa sola osservazione potrebbe farci concludere che l’Universo si espander\u00e0 per sempre.
\nTuttavia non dobbiamo dimenticare che fra le galassie agisce la forza gravitazionale, che invece tende ad avvicinarle. Cos\u00ec come un sasso lanciato in aria inizialmente si allontana dalla superficie terrestre ma poi vi
\nricade, cos\u00ec le galassie potrebbero trovarsi in una fase provvisoria di allontanamento destinata a terminare con un collasso.<\/p>\n

Se si vuole dunque studiare l’evoluzione futura dell’Universo occorre misurare il rallentamento delle galassie, per verificare se predomina la gravit\u00e0, oppure l’energia cinetica dell’espansione.<\/p>\n

In linea di principio potremmo misurare direttamente<\/em> il rallentamento (o l’accelerazione) delle galassie
\nmisurando la velocit\u00e0 di allontanamento di una data galassia in due tempi
\ndiversi, cos\u00ec da stabilire di quanto \u00e8 rallentata nell’intervallo fra
\nle due misurazioni. Purtroppo per\u00f2 la scala temporale umana \u00e8 troppo breve
\nper poter rilevare variazioni dovute a cause cosmologiche.
\nPotremmo allora studiare la velocit\u00e0 di allontanamento delle galassie
\nlontane, perch\u00e9 la loro luce \u00e8 stata emessa miliardi di anni fa, e lo
\nspostamento verso il rosso che ci manifestano \u00e8 relativo ad un’epoca remota.
\nAd esempio, se l’espansione dell’Universo fosse rallentata, noi oggi misureremmo
\nnelle galassie remote un rapporto fra velocit\u00e0 e distanza pi\u00f9 alto di
\nquello misurato per le galassie vicine (e dunque in epoca recente). Purtroppo
\nper\u00f2 gli spettri ci forniscono un solo dato: il redshift. Come potremmo
\nricavare in modo indipendente la distanza e la velocit\u00e0 di allontanamento?<\/p>\n

Per superare queste difficolt\u00e0 si usa correlare la decelerazione <\/strong>con la densit\u00e0 di materia<\/strong>.
\nInfatti l’accelerazione che subisce una galassia \u00e8 in stretto rapporto con la quantit\u00e0 di materia nel volume circostante, e questa quantit\u00e0 fortunatamente \u00e8 ricavabile in base ad osservazioni.<\/p>\n

La densit\u00e0 critica dell’Universo, supposto euclideo e senza costante cosmologica (modello di Einstein-de
\nSitter), \u00e8 espressa come
\n\"wpe2.jpg
\ned esprime la densit\u00e0 che discrimina l’universo chiuso da quello aperto, vale a dire tra quello dominato dalla gravit\u00e0 (densit\u00e0 maggiore di quella critica) da quello dominato dall’espansione (densit\u00e0 minore di quella critica).<\/p>\n

Di solito per\u00f2 si preferisce ragionare in termini di rapporto tra la densit\u00e0 dell’universo e quella critica<\/strong>,
\nespresso con la lettera greca omega
\n\"wpe3.jpg
\n<\/span>oppure in termini di parametro di decelerazione<\/strong>, indicato come q0.
\n\"wpe33.jpg<\/span><\/p>\n

La tabella seguente mostra le relazioni tra densit\u00e0, decelerazione, geometria dello spazio-tempo e destino dell’Universo.<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Modello
\ndi Universo<\/strong><\/td>\n		Aperto<\/strong><\/td>\nCritico<\/strong><\/td>\nChiuso<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Parametro
\ndi densit\u00e0
\n\"omega.gif<\/td>\n		\"o.gif < 1<\/td>\n\"o.gif =1<\/td>\n\"o.gif > 1<\/td>\n<\/tr>\n
Parametro
\ndi decelerazione<\/td>\n		q0 < 1\/2<\/td>\nq0 = 1\/2<\/td>\nq0 > 1\/2<\/td>\n<\/tr>\n
Geometria
\ndello spazio<\/td>\n		iperbolica
\n(curvatura negativa)<\/td>\n		piatta
\n(curvatura nulla)<\/td>\n		sferica
\n(curvatura positiva)<\/td>\n<\/tr>\n
Futuro
\ndell’Universo<\/td>\n		espansione
\nperpetua\"uni1gif.gif<\/td>\n		espansione
\nperpetua con velocit\u00e0 finale nulla\"uni2gif.gif<\/td>\n		espansione
\nseguita da collasso finale\"uni3gif.gif<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Le osservazioni indicano che la densit\u00e0 dell’Universo \u00e8 da 5 a 100 volte pi\u00f9 piccola di quella critica,
\ne dunque l’Universo \u00e8 aperto. Anche altri studi indipendenti (lenti gravitazionali, abbondanze di elementi primordiali) implicano un Universo aperto, tuttavia la teoria pi\u00f9 efficace per spiegare la fase iniziale dell’Universo (l’espansione inflazionaria) richiede una densit\u00e0 esattamente pari a quella critica. Per giustificare una densit\u00e0 pari a quella critica occorre ipotizzare che esista una notevole quantit\u00e0 di materia oscura, da 5 a 100 volte la materia osservabile!<\/p>\n

A complicare ulteriormente il quadro attuale c’\u00e8 la possibilit\u00e0 che lo spazio vuoto esprima una forza repulsiva, indicata dalla costante cosmologica \"l.gif.<\/p>\n

Se cos\u00ec fosse, l’equazione precedente si modificherebbe come segue:
\n\"wpe34.jpg<\/p>\n

e dunque il legame tra densit\u00e0 e parametro di decelerazione sarebbe pi\u00f9 complicato.
\n<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

[…]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[16],"tags":[],"class_list":["post-1081","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-cosmologia"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1081","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1081"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1081\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1081"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1081"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.vialattea.net\/content\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1081"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}