La teoria del Big Bang è utilizzata per spiegare come ha avuto origine l'Universo.
Essa descrive come si è espanso a partire da un piccolo punto con densità e temperatura elevatissime,
fino ad arrivare al momento attuale.
Noi pensiamo che tutto ha un inizio e una fine, ma se questa regola
non valesse per l’Universo? E se esso continuerà la sua espansione per sempre? Questa è una delle tante cose
che non sappiamo a suo riguardo.
Osserviamo ora le tappe dalle quali è transitato il cosmo, dalle sue origini ad oggi.
I primi Minuti
Era dell'Inflazione (0 secondi dalla nascita dell'Universo), avvenne il big Bang, fu il momento della creazione non solo della materia, ma anche del Tempo;
Era di Plank (10-62 s), la temperatura dell'universo erano così elevate che le quattro forze fondamentali [tra le quali elettromagnetismo e gravità] erano unite;
Era della Grande Unificazione (10-43 s), la gravità si separò dalle altre 3 forze che rimasero ancora unite e l'Universo si espanse e si raffreddò;
Era dell'Inflazione (10-36 s), in questa minuscola frazione di secondo l'Universo si espanse esponenzialmente;
Era Elettrodebole (10-36 s), la terza forza (interiazione nucleare forte), si separo a causa del raffreddamento dell'Universo;
Era del Quark (10-12 s), le quattro forze si sono separate ma la temperatura ancora troppo alta ha impedito ai quark di combinarsi;
Era Andronica (10-6 s), il plasma dell'Universo si raffredda permettendo la generazione dei Protoni, degli Elettroni e dei Neutroni;
Era Leptonica e Era della Nucleosintesi (1 s), in quel momento i Leptoni (particelle elementari) costituivano la maggior parte del cosmo e l'Antimateria inizio ad annichilarsi (distruggersi),
su ogni miliardo di particelle una era di Antimateria;
Era del Nucleo (3 minuti), Protoni e Neutroni formano i primi nuclei atomici, i più abbondanti sono quelli di Idrogeno e do Elio;
Era Fotonica "brodo cosmico" (15 minuti), i Leptoni si annichilirono e i Fotoni dominarono l'energia dell'Universo. Si formano gli atomi di Litio;
Più recentemente
Era della Ricombinazione (377.000 anni), gli atomi di Idrogeno ed Elio catturarono degli Elettroni e formarono degli atomi Neutri;
Stadio di disaccoppiamento (380.000 anni), l'universo divenne trasparente ai Fotoni e nacque la Radiazione Cosmica di Fondo, la luce più vecchia mai emessa dall'Universo;
L'Era Oscura (da 380.000 a 150 milioni di anni), l'Idrogeno e l'Elio si organizzarono in gigantesche nubi di gas;
Stelle e ProtoGalassie (fra i 200 e i 600 milioni di anni), nacquero le prime stelle e le prime galassie la qui luce è tuttora visibile agli Infrarossi;
Nasce il Sistema Solare (9,3 miliardi di anni), 4,6 miliardi di anni fa.
L'Universo attuale e quello del futuro
La sua composizione
Nel corso della sua vita l'Universo ha cambiato notevolmente la sua composizione, 13,8 miliardi di anni fa era formato al 100% da materia oscura,
atomi, fotoni e neutrini. Tuttavia l'espansione dell'Universo, e con essa la sua accellerazione, ha fatto si che attualmente abbia la seguente
composizione.
La materia barionica o comune (quella che possiamo vedere) rappresenta solo il 4,9% di tutta la massa dell'Universo. C'è una quantità molto maggiore
di un'altra tipologia di materia invisibile ai nostri occhi, la materia oscura, che comprende il 26,8% della massa del cosmo.
La materia oscura, che compone l'Universo per il 26,8% è praticamente invisibile, infatti non interagisce in alcun modo sullo spettro
elettromagnetico e sulle sue relative misurazioni, ma bensì si ritiene che interagisca blandamente con la gravità. Questo si può
vedere dalle osservazioni dello spazio più profondo dove in assenza di grandi masse visibili, troviamo un'accentuato effetto di lente
gravitazionale, ossia quando una massa molto grande curva la nostra visione dello spazio, come nella foto a destra.
L'Universo non solo is espande, ma lo fa con un accelerazione costante. Per poter spiegare questo fenomeno è necessario parlare del
possibile meccanismo che alimenta questa espansione: l'energia oscura.
Quest'energia rappresenterebbe il 68,3% della composizione dell'Universo. Le sue proprietà sono praticamente sconosciute dato che non
interagisce con la materia comune, Enstein per primo capì che l'Universo non è vuoto e che la materia oscura è presente in tutto l'Universo
in modo uniforme, ed è la causa della sua espansione accelerata.
Alla fine del XX secolo si scoprì che l'espansione dell'Universo sta accelerando. Scoperta sorprendente, dato che all'epoca gli astronomi
credevano che questa espansione stesse decelerando per poi far comprimere l'Universo. Il grafico mostra la correlazione tra la quantità
di energia oscura e la velocià di espansione dell'Universo.
Prima del Big Bang
Sappiamo che il nostro Universo incominciò a esistere con il Big Bang, ma ci si può fare una domanta, per quanto appaia molto ovvia:
"Che cosa accadde prima del Big Bang?"
Non esiste alcun modo per dimostrare cosa ci fosse prima dell'origine dell'Universo. In termini scientifici non è nemmeno necessario che
ci fosse qualcosa, cioè l'Universo è potuto comparire da solo. Tuttavia ciò non impedisce la possibilità di formulare nomerose ipotesi
su cosa ci fosse prima del Big Bang da un punto di vista scientifico e filosofico, purché si consideri sempre che si tratta di ipotesi
non verificabili.
Una delle ipotesi che hanno guadagnato più forza è quella del modello ciclico, secondo il quale il nostro universo deriva
da un Universo precedente. Pertanto il Big Bang non apparve improvvisamente da sé: sarebbe un Big Bounce (grande rimbalzo) prodotto
dal collasso di un Universo, antecedente a quello attuale, su se stesso. Secondo questa teoria l'Universo, o la sequenza di essi, è
infinita, sia verso il passato che verso il futuro. Si presenta però un problema, infatti l'entropia (grado di disordine dell'Universo)
aumenta costantemente e perciò la sua massa rimarrebbe per sempre non scomparendo mai, però la risposta risiede nell'energia oscura,
infatti il processo di contrazione dell'Universo, che inizierebbe in qualche momento del futuro remoto, culminerebbe in una regione
contenente soltanto energia oscura e, pertanto, senza entropia.
Come già detto in precedenza queste ipotesi non sono verificabili anche perchè, più ci avviciniamo all'origine dell'Universo, più si
sfoca la nostra capacità di osservazione, fino a quando non siamo più in grado di discernere che cosa accadde prima del Big Bang.
Le forme dell'Universo
Il dibattito sulla possibile geometria dell'Universo è ancora aperto, ma sappiamo con sufficiente certezza che l'Universo osservabile
è piatto.
Partendo dal presupposto che nell'Universo non è possibile localizzare un centro e che esso è omogeneo e isotropo, cioè che, indipendentemente
da dove guardiamo, dal luogo del cosmo in cui ci troviamo, vedremo lo stesso in tutte le direzioni. Questo ci permette di capire che,
ciò che osserviamo nella nostra regione locale, è applicabile al resto del cosmo.
A riguardo esistono tre possibili geometrie:
Universo piatto, è possibile che l'Universo sia piatto dato che quello osservabile lo è, con un margine minuscolo di errore (0,4%), forse però
osservando una regione di spazio limitata non riusciamo a scorgere la sua curvatura;
Universo iperbolico o a sella di cavallo, se l'Universo è aperto, probabilmente il suo aspetto è quello di un'iperbole, a questo punto la sua
estensione potrebbe essere sia finita che infinita;
Universo sferico, se nel suo insieme l'Universo è chiuso, è possibile che sia sferico. In questo caso, possiamo concludere,
che esso ha una dimensione finita.
La densità dell'Universo permette di dedurre quale potrebbe essere la sua forma e la sua evoluzione nel futuro.
Ci si presentano a questo punto 3 possibili scenari, dove nel primo caso, quello di un Universo aperto (iperbolico) questo è destinato ad espandersi
all'infinito, facendo allontanare le galassie tra loro; il secondo caso è quello di un Universo critico (piatto), dove la velocità di espansione rallentera fino a diventare nulla,
in questo caso l'Universo rimarra statico per sempre; l'ultima teoria prevede invece che la velocità di espansione dell'Universo,
questa volta chiuso (sferico), deceleri fino a diventare negativa e far collassare su se stesso il sistema, questo fenomeno è detto
Big Crunch (grande schiacciamento).
Il Futuro dell'Universo
Dato che l'Universo ha avuto un inizio, tutto fa pensare che avrà anche una fine. Analogamente agli esseri viventi, le stelle e le galassie,
l'Universo percorrerà un ciclo di nascita, vita e morte.
La teoria più accreditata sulla morte dell'Universo è la così detta "morte termica" e questa necessita che la geometria dell'Universo
sia piana e che la sua velocità di espansioni aumenti continuamente.
Qui di seguito sono elencate le quattro tappe del potenziale futuro del cosmo:
Era delle Stelle È l'era attuale dell'Universo. Cominciò 1 milione di anni dopo la sua nascita e si estenderà fino a 100 miliardi di anni dopo il Big Bang. Quando le stelle finiranno la loro vita si trasformeranno in nane bianche, stelle di neutrini o Buchi Neri;
Era Degenere (da 100 miliardi di anni a 10 duodecilioni '10 x 1072' di anni) Cessata la formazione di nuove stelle le nane bianche e le stelle di neutrini disperderanno il loro calore e diventeranno nane nere;
Era dei Buchi Neri Per altri 10 duodecilioni di anni (10 x 1072) i Buchi Neri domineranno l'Universo. A causa della radiazione di Hawking (più massa = più vita) questi corpi vivranno a lungo. Si stima che quest'era si concluderà in 10 googol (10 x 10100) anni;
Era Oscura Oltre i 10 googol di anni i buchi neri sono svaniti e il cosmo sarà quasi vuoto. Soltanto fotoni, neutrini, elettroni e positroni viaggeranno nell'Universo incontrandosi raramente.
Un'altra teoria sulla potenziale fine dell'Universo, anche se meno sostenuta della precedente, è quella del Big Rip o "Grande Strappo", essa consiste in un Universo in continua espansione
quest'accellerazione alla fine arriverà a travolgere la forza di gravità e l'Universo terminerà con un "Grande Strappo"; tutte le stelle e galassie saranno distrutte insieme alla materia stessa.
Il Multiverso
Ecco un altra teoria che ora è molto diffusa, quella del Multiverso o "Metauniverso", secondo la quale il nostro è sono uno degli infiniti altri tutt'ora presenti da qualche altra parte al di fuori di
questo. Questa teoria si basa su modelli matematici e leggi fisiche esistenti. È possibile che esistano molti altri Universi oltra a questo e magari alcuni hanno leggi fisiche diverse o cloni di noi umani...
Ovviamente quelle precedenti sono tutte ipotesi, ma comunque fino a prova contraria non sfatabili. Non si pensa però che questi Universi siano collegati tra loro per esempio con dei "Wormhole".
Bibliografia
Informazioni prese dai libri: Atlante del cosmo, L'inizio dell'Universo - edizione 2018 - National Geographic & Atlante Illustrato dell'Universo - edizione 2014 - Touring Editore
