L’ipotesi dell’atomo primigenio

Tutto l’universo in un unico punto. Una singolarità di densità e temperatura infinite che, in maniera spettacolare, esplode in quello che oggi conosciamo come Big Bang.

Nei primi anni del ‘900, il fisico, astronomo e sacerdote Georges Lemaître riuscì a spiegare, con un’unica ed elegante teoria come l’universo avesse avuto origine. Egli, infatti, osservando le galassie più vicine, si accorse di come queste cambiassero colore, virando verso il rosso.

Come sappiamo, le galassie sono ammassi di miliardi di stelle, le quali possono ruotare attorno ad un nucleo o avere forme irregolari. La presenza di stelle fa sì che questi oggetti emettano radiazione elettromagnetica (su diverse lunghezze d’onda), rendendosi “osservabili” dalla Terra o dai satelliti in orbita. L’osservazione delle galassie avviene con il metodo usato proprio da Georges Lemaître: il red-shift.

Ma di cosa si tratta?

Il lento ed inesorabile allontanamento: il red-shift

Questo metodo, chiamato red-shift, altro non è che l’aumento della lunghezza d’onda elettromagnetica emessa dalle stelle della galassia osservata. Il gioco consiste nello stesso fenomeno che “osserviamo” quando un’ambulanza arriva da lontano con un suono molto leggero e poco intenso per poi irrompere violentemente quando si avvicina, fino a perdere nuovamente di intensità allontanandosi. Si tratta dell’effetto Doppler, il quale prende il nome dallo scienziato che per primo ne ha studiato ogni aspetto: Christian Andreas Doppler.

effetto Doppler per similitudine con il red-shift dell'osservazione delle galassie per l'universo in espansione come causa del Big Bang
Figura 1. Dall’immagine notiamo come, all’avvicinarsi dell’emittente sonora la lunghezza d’onda sia minore, rendendo il suono più acuto, mentre all’allontanarsi, la lunghezza d’onda aumenta, causando così l’emissione di un suono più grave.

Ciò che avviene con l’emissione di un’onda elettromagnetica è analogo. Un’onda di luce, infatti presenta un intervallo che possiamo etichettare in questo modo: alta frequenza associata ai raggi gamma, fino alla bassa frequenza che è rappresentata dalle onde radio.

range frequenza e lunghezza d'onda per onda elettromagnetica. Spiegazione red shift per Big Bang
Figura 2. Spettro elettromagnetico

Nel nostro caso l’intervallo di frequenza (o lunghezza d’onda) è definito come luce visibile, e si estende tra i 430 THz e i 770 THz (400-700 nm in lunghezza d’onda). Consiglio la lettura di questo articolo sul funzionamento della nostra visione e sul perché vediamo.

Quando si parla di red-shift, ci si riferisce ad un’onda elettromagnetica che sta via via acquisendo una frequenza che vira sempre più sul rosso. Ciò vuol dire che l’oggetto che emette l’onda si sta allontanando. Quando un oggetto è in avvicinamento, così come per l’ambulanza, le creste delle onde elettromagnetiche (come quelle sonore) risultano “schiacciate” e quindi più ravvicinate, generando un aumento della frequenza e quindi uno spostamento verso il blu.

Sulla base delle osservazioni che scienziati contemporanei di Lemaître fecero, tra cui l’astrofisico Edwin Hubble, ci si è resi conto che in tutto il cielo era possibile osservare stelle e galassie in allontanamento rispetto alla terra.

Perché si è notato ciò?

Qual è stato il contributo di Hubble?

Il principio cosmologico

“Costante” di Hubble

Hubble osservò una correlazione tra lo spostamento verso il rosso e l’allontanamento delle stelle e galassie. Questo legame è scaturito in una costante che, al giorno d’oggi, tramite le diverse interpretazioni della geometria spazio-temporale, non è più interpretabile come vera “costante”.

v = D H0

  • v è la velocità di recessione, ovvero la velocità con cui un oggetto extra-galattico si allontana dall’osservatore
  • D è la distanza propria dell’osservatore che si misura di mega parsec (Mpc)
  • H0 è la costante di Hubble, la quale è un parametro che dipende dal tempo

La dipendenza dal tempo di H0 determina proprio la modifica nell’interpretazione della stessa. Utilizzando, infatti, una descrizione geometrica dello spazio-tempo, il parametro “cambia” . Ciò avviene perché l’universo è in continua espansione accelerando sempre più verso l’infinito.

Solo in anni più recenti si è potuto stimare un valore più simile alla realtà riducendo l’errore, come riportato su Wikipedia nella cronologia delle misurazioni.

Ma a cosa è dovuta questa accelerazione? Possibile sia la materia oscura che influisca, come per le stelle nelle galassie, all’espansione senza sosta dell’universo? Leggete il mio precedente articolo per scoprire di cosa si parla!

Riporto qui sotto un video che trovo molto interessante. Buona visione!

Fonti :

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