La notte nera forse sarà meno scura

Classica domanda da bambino curioso: perché il cielo di notte è nero?

Un adulto risponderebbe senza dubbi che il motivo è la mancanza del Sole, che di giorno rischiara il cielo ma che di notte si nasconde dietro alla Terra facendo apparire tutto buio e scuro.

Certamente la luce solare è la ragione delle giornate luminose e calde ma il motivo per cui di giorno il cielo non è nero è che l'atmosfera che circonda la terra diffonde la luce facendo apparire il cielo azzurro; sulla Luna, per esempio, il cielo appare nero anche con il Sole sopra l'orizzonte. 

Quindi lo spazio è sempre nero nonostante sulla Terra a volte non ci appaia così. E perché dovrebbe stupirci la cosa? Lo spazio è pieno di stelle, si ipotizza 300.000 miliardi di miliardi, ed in un universo infinito ed eterno, la luce proveniente da questa pletora di soli incandescenti, qualunque direzione si scelga, sarebbe già giunta a rischiarare un pezzettino di cielo. Moltiplichiamo anche una flebile luce per il numero si stelle e capiamo che il cielo dovrebbe essere luminoso, giorno e notte.

Di conseguenza il fatto che il cielo di notte sia nero significa innanzi tutto che l'universo non è infinito ma che ha un limite, non un bordo spaziale, ma uno temporale, a circa 13,7 miliardi di anni. Dato che la luce viaggia attraverso l'universo, ed il viaggio dura parecchio, quando puntiamo il telescopio nel cielo, stiamo in realtà osservando indietro nel tempo. Quindi quando osserviamo la luce vecchia di 13,5 miliardi di anni, non è che non vediamo le stelle solo perché la loro luce non ci ha ancora raggiunti - non vediamo nessuna stella perché stiamo guardando l'universo nel periodo precedente alla formazione di qualsiasi stella.

In realtà i potenti telescopi quando puntato lo spazio profondo non vedono completamente nero, infatti è rilevabile una "luce" di fondo che ci arriva dagli attimi successivi al big bang.  E si rileva che questa “radiazione cosmica di fondo” arriva più o meno uniformemente da tutte le direzioni, creando un fondo oltre le stelle. Ma se i telescopi ci dicono che il cielo di notte non è nero, allora perché a noi appare nero? Le stelle e le galassie si stanno allontanando da noi perché l'universo è in espansione, quindi anche la luce del big bang si allontana velocemente, e come la sirena di un ambulanza cambia tono allontanandosi, per l'effetto doppler, la luce che si allontanano da noi diventa più rossa, e più velocemente si allontana e più rossa diventa, fino a diventare infrarossa e quindi invisibile ai nostri occhi.

Forse ora la notte vi apparirà meno buia.

FONTE: minutephysics

La storia dell'Universo in 3 minuti

Nulla, nulla, nulla, niente, nulla, nulla, fluttuazione quantistica, materia e antimateria annichiliscono, nulla di fatto, nulla, nulla, niente, nulla, nulla, nulla, nulla, fluttuazione quantistica, materia e antimateria si separano, BIG BANG! L'orologio comincia a camminare...
(10^-10 sec = 0,0000000001 secondi!!!)

(10^-43 secondi) Tanta energia (in realtà tutta la materia e l'energia dell'Universo), no spazio, tantissimo caldo (miliardi di miliardi di miliardi di gradi)

(10^-35 secondi) Troppo allo stretto con sto caldo, improvvisa creazione dello spazio, tanto caldo (milioni di miliardi di miliardi di gradi)

(10^-32 secondi) Finalmente si sta al largo (un miliardo di chilometri), appaiono le forze in modo separato (nucleare,gravità) , meno caldo (milioni di miliardi di gradi)



(10^-6 secondi) Finalmente si sta al fresco (miliardi di gradi), i quark possono interagire per creare gli adroni (i mattoncini della materia), l'espansione dello spazio continua (100 miliardi di Km)

(100 secondi) Ora c'è spazio per tutti (1000 miliardi di Km), i mattoncini possono interagire per creare la materia come la vediamo oggi (elio), sempre più freddo (1 miliardo di gradi)

(3 minuti dal BIG BANG) Dalla accecante luce di plasma iniziale ora tutto sembra più opaco anche se la temperatura media è di 100 milioni di gradi, si creano i primi atomi di idrogeno

(300 000 anni) Ormai si è innescato il processo di creazione di atomi mentre la luce nata dalla improvvisa espansione continua a vagare nello spazio lasciando una radiazione di fondo

(200 milioni di anni) Nascono le Megastelle

(500 milioni di anni) Nasce la stella più antica che l'uomo sia riuscito ad osservare HE 1523-0901

(1 miliardo di anni) Nascono probabilmente le prime galassie

(3,7 miliardi di anni) Nasce la Via Lattea, la nostra galassia

(8,5 miliardi di anni) Si forma il nostro sistema solare

(9 miliardi di anni) Prende forma il nostro pianeta Terra

(10,5 miliardi di anni) Prime forme di vita compaiono sulla Terra

(13,699998 miliardi di anni) Compaiono i primi ominidi

(13,7 miliardi di anni) Ora attuale al meridiano di Greenwich


Fonte: http://it.wikipedia.org/wiki/Storia_dell'universo

Dal big bang allo schiuma party

Seppure sia la teoria attualmente più sostenuta dal mondo scientifico (ma anche da quello mediatico come soggetto di facile spettacolarizzazione), nell'opinione comune di noi ignoranti è molto difficile immaginarsi il Bigbang come nascita dell'universo intero, e se poi ci aggiungiamo che non è solo un fatto di creazione di materia bensì della genesi dello spazio e del tempo come noi lo percepiamo, allora ci viene il mal di testa e giriamo lo sguardo per distrarci sul colore del maglione all'ultima moda o sul modello del nuovo smartphone appena uscito nei negozi.

A volte cercare di visualizzare concetti così lontani dalla nostra esperienza e dalla nostra scala di grandezza richiede uno sforzo di fantasia ed immaginazione, ma tentare vale la pena e non costa nulla: proviamo a prendere una goccia di detersivo superconcentrato che, fino a quando è lasciata sola ed in pace, rimane stabile e nulla accade; poi aggiungiamo un poco d'acqua e misceliamo con forza ed inizierà a formarsi una quantità di schiuma sempre maggiore fino ad arrivare ad un volume impressionante che presto riempirà lo spazio intorno. Se ripetiamo l'esperimento all'aperto e ci aggiungiamo un bel ventilatore che sparga la schiuma ai quattro venti ecco che abbiamo organizzato uno schiuma party!! 

Ebbene il Bigbang assomiglia molto ad una di quelle feste in cui si viene cosparsi di schiuma generata da speciali cannoni alimentati da qualche goccia di apposito sapone.

Infatti l'universo non è altro che materia sparpagliata a casaccio e probabilmente generata da una sola goccia concentratissima che ad un certo punto è esplosa, per cause molto difficili per ora da definire; comunque immaginiamo anche di fare tutto ciò nel vuoto (anche se forse in assenza di aria addio bolle) e vedremo la schiuma continuare a spandersi in tutte le direzioni, sflilacciarsi sempre di più fino a formare piccoli mucchietti separati di bolle sparse (che nella nostra analogia costituiscono le nebulose di gas), separate da distanze che rappresentano il tessuto dello spazio e del tempo,  fino poi a ricondensarsi in piccole gocce d'acqua che rappresentano gli ammassi e le galassie stesse (figurarsi poi che ogni galassia è formata da milioni di sistemi stellari come il nostro). 

Certamente l'universo è più complesso di così, e la materia non è solo formata da acqua e sapone però il Bigbang preferisco immaginarlo come un cannone spara schiuma che come una bomba nucleare che esplode...

E poi cosa c'era prima del Bigbang? Probabilmente una festa meno divertente!

E pur si muove... il tempo

Se vedessimo contemporaneamente due proiezioni cinematografiche, apparentemente identiche, rappresentanti una stanza piena di oggetti a prima vista immobili, e ci chiedessero in quale delle due il tempo scorre ed in quale no, la nostra attenzione andrebbe agli oggetti presenti, magari un orologio da tavolo, per poi poter affermare che il film in standby è quello in cui le lancette non si muovono. In effetti anche nella realtà del nostro universo la freccia del tempo è scandita dalla presenza di una continua evoluzione cinetica che chiamiamo entropia: molto spesso si associa al termine entropia anche la parola disordine nel senso che l'evoluzione dell'universo, secondo le teorie più accettate, è stata una ascesa al caos, dal primordiale punto in cui il "tutto" era concentrato, per poi evolversi grazie al big bang in quello che oggi possiamo osservare come una disordinata distesa di vuoto, materia, energia e chissà cos'altro.

Quindi quella che noi percepiamo come freccia del tempo, o meglio scorrere del tempo, è un susseguirsi di interazioni tra le componenti che riempono lo spazio, partendo da quelle invisibili come il campo magnetico, quello gravitazionale, il campo di Higgs (l'ultimo arrivato), fino ad arrivare alla materia vera e propria; un immagine che per esempio tutti abbiamo del tempo che si ferma è quella di un luogo congelato, e non a caso visto che le interazioni a noi più comprensibili sono quelle legate all'energia termica; ma cosa succederebbe se potessimo congelare allo zero assoluto (-273 °C) una stanza, proprio quella del film che guardavamo prima?

Le lancette dell'orologio da tavolo si fermerebbero sicuramente, visto che gli ingranaggi sfruttano l'attrito per propagare il loro movimento, ma se al suo posto ci fosse un orologio atomico, uno di quelli che sfruttano il decadimento radioattivo per calcolare lo scorrere del tempo?

Sicuramente l'orologio atomico (tralasciamo la parte elettronica e considerando un orologio atomico ideale) continuerebbe a funzionare anche se congelato: infatti il defluire del tempo non è influenzato dalla temperatura in alcun modo, mentre sappiamo grazie alla relatività che è influenzato dalla velocità di chi lo sta misurando.

Ricapitolando in due righe la relatività ristretta, sappiamo con certezza dalla teoria di Einstein e da numerose prove sperimentali, che più  un orologio viaggia velocemente e più il tempo per esso scorre lentamente, e che questo rallentamento diventa evidente a velocità prossime a quelle della luce.

Ma torniamo un momento alla stanza ghiacciata: che cos'è che ancora si muove (e quindi permette lo scorrimento del tempo) tra gli oggetti apparentemente immobili? Sicuramente gli elettroni nelle loro nubi elettroniche intorno ai nuclei, certamente i quark tra i gluoni che compongono i protoni, e magari qualcosa di ancora più piccolo all'interno degli stessi: sottratta tutta l'energia termica, l'universo microscopico è ancora vivo e vegeto anche se noi non lo possiamo percepire.

A questo punto sembrerebbe chiaro che se c'è qualcosa che deve rallentare, quando la stanza stesse viaggiando ad una velocità molto elevata, sarebbero proprio gli elettroni e le altre microscopiche particelle che compongono la materia conosciuta: in pratica esiste un sottolivello entropico ancora tutto da scoprire e decifrare.