L'energia oscura ed il Big Bang

Fino a pochissimi anni fa tra gli scienziati, era opinione comune che l’espansione dell’Universo (cioè il costante allontanamento delle galassie iniziato dal Big Bang), stesse gradualmente rallentando; questo a causa dell’effetto gravitazionale della massa che compone il cosmo, che deve per forza contrapporsi alla spinta repulsiva dell’espansione.
Questo semplice concetto era globalmente accettato sebbene non fosse mai stato dimostrato empiricamente che fosse effettivamente così. La relazione lineare stabilita dalla legge di Hubble, infatti, secondo cui il tasso di espansione è direttamente proporzionale alla distanza, non era mai stata testata per oggetti estremamente lontani cioè oltre i 1000 Mpc (Megaparsec).

Nel 1998, due team indipendenti di astronomi (tra cui Saul Perlmutter del Berkeley Lab) si trovarono impegnati a misurare, una volta per tutte, il tasso di rallentamento dell’espansione cosmica. La loro ricerca fu molto fruttuosa, ma il risultato che ottennero era l’esatto opposto di quanto si aspettavano.
Da questi studi emerse che le antichissime e primordiali supernove prese a campione erano meno brillanti, e quindi più lontane, di quanto ci si aspettasse considerando il loro red shift (slittamento verso il rosso).
Per chi è più digiuno di questa materia, segnalo che il red shift esprime il grado di allungamento delle onde luminose causato dall’espansione cosmica (una specie di effetto doppler luminoso anziché acustico).
In pratica si dimostrava che l’universo di molto tempo fa, si espandeva meno rapidamente dell’universo attuale (il cui tasso di espansione è già stato accuratamente calcolato), quindi, contro ogni previsione, l’espansione universale sta effettivamente accelerando da oltre 10 miliardi di anni.

La comunità scientifica aveva ora un nuovo caso da risolvere perché la quantità di materia stimata nell’Universo era troppo grande per permettere una tale accelerazione, in parole povere i conti non tornavano.
Non avendo una idea precisa di chi potesse essere il colpevole, gli astronomi pensarono di soprannominarlo con un nome piuttosto misterioso: energia oscura, questo per analogia con un’altra fantomatica protagonista della cosmologia contemporanea, che è la materia oscura.
Come per quest’ultima, anche per l’energia oscura si formulano diverse ipotesi sulla sua composizione e sulle sue proprietà. Certa, per ora, è solo la sua azione antigravitazionale, ma non è ancora noto come possa agire, né di cosa sia effettivamente costituita.

Per far tornare i conti con le teorie oggi esistenti e considerate esatte, l’energia oscura riempirebbe tutto lo spazio cosmologico vuoto ed avrebbe una pressione negativa (anche per colmare l’evidenza di un cospicua massa calcolata solo in teoria, ma tutt’ora mancante all’appello o comunque non rilevata).

Ad oggi gli astronomi calcolano che l’energia oscura occupi ben il 74% dell’universo, a cui va aggiunta oltre il 22% di materia oscura, soltanto il restante 4% sarebbe quindi costituito dall’universo realmente visibile.
Chieramente sconvolgente è ora pensare che il cosmo sia permeato da una sostanza che esercita una forza gravitazionale negativa. Questa idea che contrasta con la nostra comune concezione di gravità, sarebbe comunque ‘permessa’ dalla teoria della relatività che non esclude l’esistenza di un elemento antigravitazionale.
Einstein infatti introdusse nelle sue equazioni una forma esotica di gravità negativa, detta costante cosmologica, per giustificare il modello, allora quasi incontestabile, di un Universo statico a dispetto dell’attrazione gravitazionale della materia.

A seguito della scoperta dell’espansione cosmica da parte di Edwin Hubble, la costante cosmologica venne definita da Einstein stesso “il più grande errore della mia vita”, ma oggi, con il problema dell’energia oscura, è ricomparsa sulla scena quale possibile spiegazione del fenomeno antigravitazionale. La meccanica quantistica spiegherebbe la costante cosmologica come contributo della densità di energia del vuoto con pressione negativa, che si contrappone alla tendenza della materia di attrarsi.

In conclusione, in base ai recenti studi, siamo in presenza di un universo invisibile (per oltre il 90%) e più giovane di quanto si pensasse qualche anno fa proprio perché la precedente stima dell’eta dell’universo era calcolata sull’ipotesi di un’espansione a velocità costante.

Karl Popper diceva: ogni qualvolta una teoria ti sembra l’unica possibile, prendila come un segno che non hai capito né la teoria né il problema che si intendeva risolvere.

Saluti.

A conclusione propongo alcuni documenti chiarificatori:





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