Nascita ed espansione dell'Universo.
A cura di Matteo Gaggiotti
Avete mai pensato a come si comporta il nostro universo? Vi siete mai chiesti quale sarà il suo destino? Avete mai sentito parlare dell’Energia Oscura?
Queste domande ricevono risposta da due progetti scientifici condotti negli anni 90’, l’High-z Supernova Search Team e il Supernova Cosmology Project. Da queste due ricerche ci si aspettava di valutare un rallentamento dell’espansione dell’Universo, ma quello che in realtà si scoprì fu non solo che il nostro mondo continuava ad espandersi, ma che lo stava facendo con un’accelerazione sempre più alta da circa 4 miliardi di anni!
L’espansione dell’universo è dimostrata dalla Legge di Hubble, in cui si afferma che esiste una relazione tra lo spostamento verso il rosso dello spettro di luce emesso dalle galassie e la loro distanza. Tale spostamento è detto “redshift” ed è il fenomeno per cui la frequenza della luce, osservata in un certo istante, è più bassa rispetto alla frequenza che aveva quando è stata emessa; ciò accade quando, come nel nostro caso, la sorgente di luce si muove allontanandosi dall’osservatore. Dalla Legge di Hubble, inoltre, si ricavò che tanto maggiore è la distanza tra due galassie e tanto più elevata sarà la velocità di allontanamento.
Ma facciamo un passo indietro: perché i due gruppi di ricercatori pensavano di valutare un rallentamento piuttosto che un’accelerazione? Dall’equazione della relatività per un Universo pieno di radiazione e materia, il ritmo dell’espansione deve rallentare con il tempo, questo fatto può essere spiegato attraverso lo studio del comportamento delle galassie, che pur allontanandosi le une delle altre, fanno si che la dilatazione freni per effetto della loro attrazione gravitazionale, che tende ad avvicinarle. Il quadro può essere approfondito attraverso il confronto tra la densità dell’Universo e la densità “critica”: la densità critica può essere vista come il parametro che discerne l’universo chiuso da quello aperto o, più precisamente, quello dominato dalla gravità da quello dominato dall’espansione. Se la densità dell’Universo fosse maggiore della densità critica, porterebbe lo spazio a contrarsi ed al cosiddetto “Big Crunch”; se, invece, fosse minore, avremmo una espansione perpetua senza limiti; se, infine, fosse uguale, avremmo un universo piatto con un’espansione che rallenterebbe, avvicinandosi gradualmente allo zero.
Dagli studi condotti è emerso che la densità dell’Universo risulta essere circa uguale a quella critica: da cosa è provocata dunque l’accelerazione dell’espansione?
Ecco che finalmente entra in gioco l’Energia Oscura!
Definita come un’energia che si estende in maniera uniforme in tutto l’Universo, anche negli spazi apparentemente vuoti, il termine “oscura” è riferito al fatto che attualmente sfugge a qualsiasi metodo di rilevazione, si stima che rappresenti circa il 68% della massa-energia dell’universo e che sia caratterizzata da una pressione negativa.
La pressione negativa genera una repulsione gravitazionale che è esattamente un comportamento opposto a quello della forza di gravità, è proprio questo che regola il ritmo dell’espansione dell’Universo, un continuo tiro alla fune tra l’energia oscura e l’attrazione gravitazionale della materia, sia ordinaria che non. L’esatta natura dell’Energia Oscura è ancora sconosciuta, si sa che non interagisce con nessuna delle forze fondamentali eccetto la gravità e che possiede una densità non troppo elevata; la spiegazione più condivisa dai fisici è che essa rappresenti la famosa costante cosmologica che Einstein aveva inserito nella formula della relatività, allo scopo di ottenere una soluzione statica per il modello cosmologico. Oggi chiaramente questa costante ha significato totalmente diverso in quanto potrebbe spiegare perché l’Universo è in continua espansione.
E quindi, in conclusione, quale sarà il destino del nostro Universo?
Questo non possiamo saperlo, il se ed il come il nostro universo finirà è uno dei temi più dibattuti del nostro secolo. Le teorie già accennate in precedenza, spaziano da quelle che sostengono un Universo con esistenza apparentemente finita a quelle che sostengono invece un’esistenza infinita; un’ulteriore teoria analizza la possibilità di un Universo ciclico in cui quest’ultimo nasce, si distrugge e rinasce all’infinito.
