La teoria del big bang

L’universo è cominciato con un Big Bang

La teoria del big bang

L’idea che l’Universo si è formato in uno stato caldo e denso – il Big Bang, come lo ha chiamato Fred Hoyle – è uno dei concetti scientifici più importanti e meglio assodati.

Ma questa idea ha meno di un secolo, e i Beatles erano già gli idoli degli anni Sessanta prima che astronomi avessero una prova del fatto il Big Bang avesse davvero avuto luogo. Questa estate saranno passati cinquant’anni da quando si sono trovate prove concrete, e dalla cosiddetta radiazione cosmica di fondo a microonde. Ma prima di allora erano già numerosi gli indizi convincenti. Con il senno di poi, possiamo rintracciare genesi dell’idea del Big Bang in un articolo pubblicato dal matematico russo Aleksandrs Fridman nel 1922. Fridman si rese conto che le equazioni della relatività generale di Albert Einstein, che descrivono il comportamento dello Spazio, del tempo e della materia, permettevano la possibile esistenza di due diversi tipi di Universo.

Alcuni, cominciavano piccoli e si espandevamo con il passare del tempo, altri partivano grandi e si restringevano, altri ancora crescevano a partire da un punto fino a una certa dimensione e collassavano di nuovo fino a ridiventare un punto, per poi magari rimbalzare” e ricominciare un nuovo ciclo espansione e collasso. All’epoca non vi erano prove certe che uno di questi modelli matematici descrivesse l’Universo in cui viviamo.

Le ipotesi di Fridman sull’origine dell’Universo

Ma la cosa non impedì a Fridman di avanzare delle ipotesi. Nel suo libro II mondo come Spazio e tempo, pubblicato nel 1923, scrisse: “è inutile, data la mancanza di dati astronomici inabili, dare un valore che esprima l’età del nostro Universo. Ma se calcoliamo, giusto per curiosità, il lasso di tempo da quando ebbe inizio l’Universo da un punto fino al suo stato presente, cioè il tempo trascorso dalla ‘creazione del mondo’, otteniamo un valore pari a decine di miliardi di anni abituali”. E’ molto vicino al valore attualmente accettato, 13.8 miliardi di anni, ma all’epoca nessuno ci fece caso.

Galassie o nebulose?

Quello che Fridman non sapeva era che esistevano già dati astronomici che sostenevano la sua idea. In America, presso il Lowell Observatory, Vesto Melvin Slipher (sempre “VM” per i colleghi) studiava la luce di oggetti noti all’epoca come nebulose: “nubi” a spirale di materia. Si dibatteva se fossero nubi di gas all’interno della Via Lattea, magari siti di stelle in formazione, oppure oggetti molto più grandi molto al di là della Via Lattea, altre galassie (come le chiamiamo adesso) a pieno titolo. Con somma sorpresa, Slipher scoprì che la luce di queste nebulose a spirale è “spostata verso il rosso”, di una quantità significativa. La spiegazione più spontanea di questo fenomeno è che gli oggetti si stiano allontanando rapidamente da noi e che lo spostamento verso il russo sia provocato dall’effetto Doppiler. Ciò faceva pensare che si trovassero davvero al di fuori della Via Lattea. Ma c’è un’altra possibilità: nei modelli di Universo in espansione scoperti da Fridman (ma che Slipher non conosceva), un simile spostamento verso il rosso è provocato dalla dilatazione dello Spazio con il passare del tempo. Il dibattito sulla natura delle nebulose a spirale fu risolto nel 1924. Edwin Hubble, lavorando con il nuovo telescopio da 100 pollici sul monte Wilson in California, ben più potente del telescopio che usava Slipher, riuscì a misurare la distanza  della nebulosa o galassia andromeda studiando le stelle variabili all’interno della nebulosa note come Cefeidi. Questo risultato, insieme alla misurazione delle distanze di altre nebulose, accertò una volta per tutte che le spirali erano davvero galassie in punti lontani dell’Universo.

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