IL BIG BANG E L'ESPANSIONE DELL'UNIVERSO


La grande esplosione da cui ha avuto origine l'Universo in cui viviamo e' avvenuta 15-20 miliardi di anni fa, ha lasciato una eco sotto forma di radiazione fossile a -270 gradi centigradi, chiamata `radiazione cosmica di fondo'.

10-43 secondi (0.0000000000000000000000000000000000000000001 secondi) dopo il Big Bang. L'Universo e' caldissimo, 1032 gradi (100000000000000000000000000000000 gradi) e piccolissimo 10-33 cm (0.000000000000000000000000000000001 cm).
10-36 secondi dopo il Big Bang. Si creano le prime particelle: i quark. L'Universo e' ancora caldissimo 1030 gradi e misura 10-26 cm. Inizia l' espansione `violenta' dell'Universo, epoca conosciuta come `era dell'inflazione'.

10-4 secondi dopo il Big Bang. I quark formano protoni e neutroni, gli antiquark formano antiprotoni e antineutroni. La temperatura dell'universo e' di 1000 miliardi di gradi.

1 secondo dopo il Big Bang: compaiono i primi elettroni.

3 minuti dopo il Big Bang iniziano a formarsi i nuclei di elio.

300.000 anni dopo il Big Bang gli elettroni si legano ai protoni e ai nuclei di elio formando atomi di idrogeno ed elio.

10 milioni di anni dopo il Big Bang si formano le prime galassie.

15 miliardi di anni dopo il Big Bang: L'Universo in cui viviamo.

Secondo le teorie attuali, nell'universo originario non esisteva nessuna delle quattro forze fondamentali che si osservano oggi, ma ne esisteva una sola unificata. Mano a mano che l'universo si espandeva e si raffreddava esse si sono diversificate nella seguenti forze: gravitazionale, elettrodebole, elettromagnetica e forte.

Le profondita' dell'Universo e la materia oscura

Edwin Hubble scopri', sul finire degli anni '20, che le galassie si stanno allontanando le une dalle altre tanto piu' velocemente quanto maggiore e' la loro distanza.
Nelle profondita' dell'Universo si trovano i "quasars": oggetti ancora misteriosi, sono probabilmente nuclei attivi di galassie lontanissime, nello spazio e nel tempo, ospitanti nelle loro parti piu' interne giganteschi buchi neri, la cui massa puo' essere un miliardo di volte quella del Sole.
Ma la materia che compone i nostri corpi, le stelle, le galassie e' forse solo l'1% del totale. Il restante 99% e' materia "invisibile" che sfugge all'osservazione diretta: gli astronomi la chiamano "materia oscura". La natura della materia oscura e' ancora un mistero, ma essa si fa "sentire" tramite la propria attrazione gravitazionale.
L'espansione dell'Universo.
Con i grandi telescopi riusciamo ad esplorare le porzioni piu' lontane dell'Universo, osservando corpi celesti che ci hanno inviato la loro luce miliardi di anni fa. Li vediamo dunque come erano allora, compiendo cosi' un viaggio all'indietro nel tempo. (JPEG, 66 K)
(Disegno Michelangelo Miani)

Questa immagine, ottenuta con il telescopio spaziale Hubble, rappresenta la piu' remota porzione di Universo mai vista. Le galassie piu' deboli, lontane circa 12 miliardi di anni luce, mostrano l'Universo come era quando la sua eta' era meno del 10% dell'eta' che ha oggi. Esse sono 4 miliardi di volte piu' deboli del limite della visione umana. Ciascun lato dell'immagine corrisponde a 1.500.000 anni luce. La luce proveniente dalla galassie piu' lontane e' uguale a quella emessa da una lampadina da 100 Watt posta a 16 milioni di km di distanza. (JPEG, 894 K)
(NASA-STScI)


Le lenti gravitazionali

L'effetto lente gravitazionale e' una conseguenza del fatto che la gravita' e' in grado di `piegare' la luce, cioe' di deviarne il percorso rettilineo. Puo' accadere che la luce inviata da un quasar lontanissimo sia deviata dal campo gravitazionale di una galassia interposta tra il quasar e l'osservatore. Si formano cosi' intorno alla galassia diverse immagini dell'oggetto lontano. (JPEG, 39 K)
(Disegno D.Berry, STScI)

La lente gravitazionale.
L'immagine del quasar appare all'osservatore non piu' singola ma multipla, come in questa immagine del Telescopio Spaziale, formando la cosiddetta `croce di Einstein'. (JPEG, 130 K)
(NASA-STScI)







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