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Universo: foto da piccolo

24 Mar

In questi ultimi giorni, tutti i giornali, i telegiornali, i siti internet specializzati, sono stati invasi da articoli scientifici riguardanti le ultime scoperte fatte con il telescopio Planck. I dati di questo telescopio, gestito interamente dalla nostra Agenzia Spaziale Europea, hanno mostrato una foto dell’universo quando aveva solo 380000 anni. Ecco la foto che sicuramente vi sara’ capitato di vedere:

L'universo alla tenera eta' di 380000 anni

L’universo alla tenera eta’ di 380000 anni

Si parla anche di risultati sconvolgenti: l’universo e’ piu’ vecchio di quello che si pensava fino ad oggi. Inoltre, la radiazione cosmica di fondo presenta delle differenze tra i due emisferi oltre a mostrare una regione fredda piu’ estesa di quella che si pensava.

Fantastico, direi io, questi risultati mi hanno veramente impressionato. Ora pero’, la domanda che mi sono posto e’ molto semplice, anche su giornali nazionali, ho visto articoli che commentavano questa foto parlando di CMB, anisotropie, fase inflazionistica. In pochissimi pero’, si sono degnati di spiegare in modo semplice il significato di questi termini. Purtroppo, spesso vedo molti articoli che ripetono a pappagallo le notizie senza neanche chiedersi cosa significano quei termini che stanno riportando.

Cerchiamo, per quanto possibile, di provare a fare un po’ chiarezza spiegando in maniera completamente divulgativa cosa significa: radiazione cosmica di fondo, periodo inflazionistitico, ecc.

Andiamo con ordine. La foto da cui siamo partiti ritrae l’universo quando aveva 380000 anni ed in particolare mostra la mappa della radiazione cosmica di fondo.

Prima cosa, come facciamo a fare una foto dell’universo del passato? In questo caso la risposta e’ molto semplice e tutti noi siamo in grado di sperimentarla facilmente. Quando alziamo lo sguardo e vediamo il cielo stellato, in realta’ e’ come se stessimo facendo un viaggio nel tempo. Se guardiamo una stella distante 100 anni luce da noi, significa che quell’immagine che osserviamo ha impiegato 100 anni per giungere fino a noi. Dunque, quella che vediamo non e’ la stella oggi, bensi’ com’era 100 anni fa. Piu’ le stelle sono lontane, maggiore e’ il salto indietro che facciamo.

Bene, questo e’ il principio che stiamo usando. Quando mandiamo un telescopio in orbita, migliore e’ la sua ottica, piu’ lontano possiamo vedere e dunque, equivalentemente, piu’ indietro nel tempo possiamo andare.

Facciamo dunque un altro piccolo passo avanti. Planck sta osservando l’universo quando aveva solo 380000 anni tramite la CMB o radiazione cosmica a microonde. Cosa sarebbe questa CMB?

Partiamo dall’origine. La teoria accettata sull’origine dell’universo e’ che questo si sia espanso inizialmente da un big bang. Un plasma probabilmente formato da materia e antimateria ad un certo punto e’ esploso, l’antimateria e’ scomparsa lasciando il posto alla materia che ha iniziato ad espandersi e, di conseguenza, si e’ raffreddata. Bene, la CMB sarebbe un po’ come l’eco del big bang e, proprio per questo, e’ considerata una delle prove a sostegno dell’esplosione iniziale.

Come si e’ formata la radiazione di fondo? Soltanto 10^(-37) secondi dopo il big bang ci sarebbe stata una fase detta di inflazione in cui l’espansione dell’universo ha subito una rapida accelerazione. Dopo 10^(-6) secondi, l’universo era ancora costituito da un plasma molto caldo di  fotoni, elettroni e protoni, l’alta energia delle particelle faceva continuamente scontrare i fotoni con gli elettroni che dunque non potevano espandersi liberamente. Quando poi la temperatura dell’universo e’ scesa intorno ai 3000 gradi, elettroni e protoni hanno cominciato a combianrsi formando atomi di idrogeno e i fotoni hanno potuto fuoriuscire formando una radiazione piu’ o meno uniforme. Bene, questo e’ avvenuto, piu’ o meno, quando l’universo aveva gia’ 380000 anni.

Capiamo subito due cose: la foto da cui siamo partiti e’ dunque relativa a questo periodo, cioe’ quando la materia (elettroni e protoni) hanno potuto separarsi dalla radiazione (fotoni). Stando a questo meccanismo, capite anche perche’ sui giornali trovate che questa e’ la piu’ vecchia foto che potrebbe essere scattata. Prima di questo momento infatti, la radiazione non poteva fuoriuscire e non esisteva questo fondo di fotoni.

Bene, dopo la separazione tra materia e radiazione, l’universo ha continuato ad espandersi, dunque a raffreddarsi e quindi la temperatura della CMB e’ diminuita. A 380000 anni di eta’ dell’universo, la CMB aveva una temperatura di circa 3000 gradi, oggi la CMB e’ nota come fondo cosmico di microonde con una temperatura media di 2,7 gradi Kelvin. Per completezza, e’ detta di microonde perche’ oggi la temperatura della radiazione sposta lo spettro appunto su queste lunghezze d’onda.

Capite bene come l’evidenza della CMB, osservata per la prima volta nel 1964, sia stata una conferma proprio del modello del big bang sull’origine del nostro universo.

E’ interessante spendere due parole proprio sulla scoperta della CMB. L’esistenza di questa radiazione di fondo venne predetta per la prima volta nel 1948 da Gamow, Alpher e Herman ipotizzando una CMB a 5 Kelvin. Successivamente, questo valore venne piu’ volte corretto a seconda dei modelli che venivano utilizzati e dai nuovi calcoli fatti. Dapprima, a questa ipotesi non venne dato molto peso tra la comunita’ astronomica, fino a quando a partire dal 1960 l’ipotesi della CMB venne riproposta e messa in relazione con la teoria del Big Bang. Da questo momento, inizio’ una vera e propria corsa tra vari gruppi per cercare di individuare per primi la CMB.

Penzias e Wilson davanti all'antenna dei Bell Laboratories

Penzias e Wilson davanti all’antenna dei Bell Laboratories

Con grande sorpresa pero’ la CMB non venne individuata da nessuno di questi gruppi, tra cui i principali concorrenti erano gli Stati Uniti e la Russia, bensi’ da due ingegneri, Penzias e Wilson, con un radiotelescopio pensato per tutt’altre applicazioni. Nel 1965 infatti Penzias e Wilson stavano lavorando al loro radiotelescopio ai Bell Laboratories per lo studio della trasmissione dei segnali attraverso il satellite. Osservando i dati, i due si accorsero di un rumore di fondo a circa 3 Kelvin che non comprendenvano. Diversi tentativi furono fatti per eliminare quello che pensavano essere un rumore elettronico del telescopio. Solo per darvi un’idea, pensarono che questo fondo potesse essere dovuto al guano dei piccioni sull’antenna e per questo motivo salirono sull’antenna per ripulirla a fondo. Nonostante questo, il rumore di fondo rimaneva nei dati. Il punto di svolta si ebbe quando l’astronomo Dicke venne a conoscenza di questo “problema” dell’antenna di Penzias e Wilson e capi’ che in realta’ erano riusciti ad osservare per la prima volta la CMB. Celebre divenne la frase di Dicke quando apprese la notizia: “Boys, we’ve been scooped”, cioe’ “Ragazzi ci hanno rubato lo scoop”. Penzias e Wilson ricevettero il premio Nobel nel 1978 lasciando a bocca asciutta tutti gli astronomi intenti a cercare la CMB.

Da quanto detto, capite bene l’importanza di questa scoperta. La CMB e’ considerata una delle conferme sperimentali al modello del Big Bang e quindi sull’origine del nostro universo. Proprio questa connessione, rende la radiazione di fondo un importante strumento per capire quanto avvenuto dopo il Big Bang, cioe’ il perche’, raffreddandosi, l’universo ha formato aggreggati di materia come stelle e pianeti, lasciando uno spazio quasi vuoto a separazione.

Le osservazioni del telescopio Planck, e dunque ancora la foto da cui siamo partiti, hanno permesso di scoprire nuove importanti dinamiche del nostro universo.

Prima di tutto, la mappa della radiazione trovata mostra delle differenze, o meglio delle anisotropie. In particolare, i due emisferi presentano delle piccole differenze ed inoltre e’ stata individuata una regione piu’ fredda delle altre, anche detta “cold region”. Queste differenze furono osservate anche con la precedente missione WMAP della NASA, ma in questo caso si penso’ ad un’incertezza strumentale del telescopio. Nel caso di Plack, la tecnologia e le performance del telescopio confermano invece l’esistenza di regioni “diverse” rispetto alle altre.

Anche se puo’ sembrare insignificante, l’evidenza di queste regioni mette in dubbio uno dei capisaldi dell’astronomia, cioe’ che l’universo sia isotropo a grande distanza. Secondo i modelli attualmente utilizzati, a seguito dell’espansione, l’universo dovrebbe apparire isotropo, cioe’ “uniforme”, in qualsiasi direzione. Le differenze mostrate da Planck aprono dunque lo scenario a nuovi modelli cosmologici da validare. Notate come si parli di “grande distanza”, questo perche’ su scale minori esistono anisotropie appunto dovute alla presenza di stelle e pianeti.

Ci sono anche altri importanti risultati che Planck ha permesso di ottenere ma di cui si e’ parlato poco sui giornali. In primis, i dati misurati da Planck hanno permesso di ritoccare il valore della costante di Hubble. Questo parametro indica la velocita’ con cui le galassie si allontanano tra loro e dunque e’ di nuovo collegato all’espansione dell’universo. In particolare, il nuovo valore di questa costante ha permesso di modificare leggermente l’eta’ dell’universo portandola a 13,82 miliardi di anni, circa 100 milioni di anni di piu’ di quanto si pensava. Capite dunque perche’ su alcuni articoli si dice che l’universo e’ piu’ vecchio di quanto si pensava.

Inoltre, sempre grazie ai risultati di Planck e’ stato possibile ritoccare le percentuali di materia, materia oscura e energia oscura che formano il nostro universo. Come saprete, la materia barionica, cioe’ quella di cui siamo composti anche noi, e’ in realta’ l’ingrediente meno abbondante nel nostro universo. Solo il 4,9% del nostro universo e’ formato da materia ordinaria che conosciamo. Il 26,8% dell’universo e’ invece formato da “Materia Oscura”, qualcosa che sappiamo che esiste dal momento che ne vediamo gli effetti gravitazionali, ma che non siamo ancora stati in grado di indentificare. In questo senso, un notevole passo avanti potra’ essere fatto con le future missioni ma anche con gli acceleratori di particelle qui sulla terra.

Una considerazione, 4,9% di materia barionica, 26,8% di materia oscura e il resto? Il 68,3% del nostro universo, proprio l’ingrediente piu’ abbondante, e’ formato da quella che viene detta “Energia Oscura”. Questo misterioso contributo di cui non sappiamo ancora nulla si ritiene essere il responsabile proprio dell’espansione e dell’accelerazione dell’universo.

Da questa ultima considerazione, capite bene quanto ancora abbiamo da imparare. Non possiamo certo pensare di aver carpito i segreti dell’universo conoscendo solo il 5% di quello che lo compone. In tal senso, la ricerca deve andare avanti e chissa’ quante altre cose strabilinati sara’ in grado di mostrarci in futuro.

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.

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2013 o ancora piu’ oltre?

24 Dic

Dopo l’enorme delusione incassata dai tantissimi siti catastrofisti nati o alimentati dalla fine del calendario Maya, non potete certo sperare che tutto si risolva nel silenzio.

Come detto molte volte, questa che sembrerebbe una manna dal cielo per molte fonti, cioe’ la fine del mondo, e’ solo rimandata.

A questo punto, resta da capire pero’ la cosa piu’ importante: rimandata a quando?

Dopo il 21/12 si e’ scatenata una corsa alla prossima data utile da sfruttare e da pubblicizzare. Girando in rete, ma anche scartabellando gli articoli gia’ pubblicati, potete trovare date abbastanza future, ma anche alcune molto vicine.

Vi riporto un riassunto delle principali date che trovate in rete, ovviamente con un commento.

 

15 Febbraio 2013

Questa la conosciamo fin troppo bene. Il 15 febbraio l’apocalisse dovrebbe arrivare a causa dello scontro del nostro pianeta con l’asteroide 2012 DA14. Come ricorderete, stiamo parlando di un “sassetto” di 50 metri di diametro e 130000 tonnellate di peso. Per capire l’effetto di un impatto con un corpo di questo tipo, basta fare riferimento a questo post:

Effetti di un impatto con Nibiru

Purtroppo, per il 2013, la probabilita’ di impatto con la Terra e’ del tutto nulla, come dimostrato dal calcolo della traiettoria aggiornata anche con gli ultimi dati raccolti attraverso le osservazioni. Di questo abbiamo parlato qui:

L’asteroide 2012 DA14

2012 DA14: c.v.d.

 

Dicembre 2013

Anche per questa data il pericolo dovrebbe piovere dall’alto. Come visto in questo post:

E se ci salvassimo?

A Dicembre del prossimo anno, la cometa ISON dovrebbe passare alla minima distanza dalla Terra. I calcoli attuali sull’orbita dell’oggetto sono sufficienti per farci dormire sonni tranquilli. La notizia piu’ importante e’ che questa cometa al suo passaggio al perielio, potrebbe diventare l’oggetto piu’ luminoso mai osservato da Terra. Alla luce di questo, non possiamo che aspettare con ansia il suo passaggio per goderci lo spettacolo.

 

2026

Il 2026 diviene una data possibile grazie al prossimo passaggio ravvicinato dell’asteroide 2012 DA14. Come visto sempre in questo post:

2012 DA14: c.v.d.

I numeri che trovate in rete sono fuorvianti. La probabilita’ integrata tra il 2026 e il 2069, cioe’ la probabilita’ sommata su tutti i passaggi tra le due date, e’ del 0,033% e non, come annunciato in rete, la probabiita’ di impatto per il passaggio nel 2026. Anche in questo caso, possiamo stare tranquilli, considerando anche che questa cometa e’ un osservato speciale per i telescopi in orbita proprio al fine di migliorare il calcolo della traiettoria alla luce dei nuovi dati acquisiti.

 

2036

Passaggio dell’asteroide Apophis. Stanto a quanto si legge in rete, questo asteroide potrebbe causare una nuova estinzione paragonabile a quella dei dinosauri. Unica differenza che questa volta sulla Terra ci siamo noi. Di questo asteroide, abbiamo parlato in dettaglio nel libro ”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”.. In particolare, abbiamo visto come la probabilita’ di impatto con la Terra, sia stata notevolmente ridimensionata correggendo per i nuovi dati. Apophis resta comunque un corpo osservato con attenzione, e su cui l’ultima parola non e’ ancora stata data.

 

2038

Cambiamo tematica e spostiamoci ora su Nostradamus. Di questo profeta abbiamo parlato in diversi post:

Le centurie di Nostradamus

I vaticinia di Nostradamus

Ma in una famosa quartina Nostradamus afferma: “Quando Giorgio Dio crocifiggerà / e Marco lo risusciterà / e San Giovanni lo porterà.”. Secondo alcuni, il significato di queste affermazioni e’ che ci sara’ la fine del mondo nell’anno in cui la Pasqua cadra’ il 25 Aprile (San Marco), dal momento che il venerdi Santo cadra’ il 23 Aprile (Crocifissione di Gesu’ il giorno di San Giorgio), con il Corpus Domini a Giugno. Questa combinazione di date sara’ possibile appunto nel 2038. Molte volte abbiamo parlato di Nostradamus e molte volte alcune date per la fine del mondo sono state ricavate dalle sue profezie. Come sapete bene, dal momento che siamo qui, nessuna di queste si e’ avverata.

 

2060

Questa data ha un significato molto particolare, dal momento che sarebbe stata profetizzata niente meno che dal grande scienziato Isaac Newton. Secondo le fonti storiche, la data sarebbe contenuta in una lettera del 1704 soperta solo dopo la morte di Newton. Al contrario di quanto si possa pensare, non c’e’ assolutamente nulla di scientifico in questa profezia. Newton sarebbe arrivato alla data interpretando per conto suo i testi sacri, in particolare il libro di Daniele. Di questo libro abbiamo parlato in dettaglio in questo post:

Il Libro di Daniele

Cosa c’e’ di vero? Si tratta di interpretazioni numerologiche di un testo sacro. Come sappiamo bene, giocando con i numeri, e’ possibile ricavare tutto quello che cerchiamo interpretando il risultato a nostro piacimento, come dimostrato in quest’articolo:

Il codice segreto della Bibbia

 

2116

E se anche dovessimo sopravvivere a tutte queste date per il XXI secolo, abbiamo sempre la soluzione di riserva per la fine del lungo computo. Come visto in questo post:

2012? No, volevamo dire 2116 …

e come dimostrato in dettaglio nel libro ”Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, l’esatta conversione tra il nostro attuale calendario gregoriano e quello Maya, non e’ affatto univoca ne’ tantomeno banale. Ci siamo riferiti a questo come il “problema della correlazione”. Esistono diverse teorie per la temporizzazione dei due sistemi di conteggio, basati sui ritrovamenti Maya principalmente di natura astronomica. Dopo quella del 2012, la prossima data piu’ probabile e’ appunto quella del 2116. Come detto, stiamo parlando di date “piu’ probabili”, sempre ammesso che la fine del lungo computo abbia un significato catastrofico.

Concludendo, il panorama catastrofico offre tantissimi appuntamenti possibili e da attendere per la fine del mondo. Di molti di questi abbiamo gia’ parlato in dettaglio, smentendoli clamorosamente. Non temete, non rimarranno sicuramente solo queste date. Come ormai sappiamo bene, la fantasia corre sempre molto velocemente e la rete e’ sempre piena di buontemponi pronti a scommettere su una data per l’apocalisse.

 

 

Psicosi 2012. Le risposte della scienza”, un libro di divulgazione della scienza accessibile a tutti e scritto per tutti. Matteo Martini, Armando Curcio Editore.