La
nascita dell'universo
L'universo sarebbe nato in uno stato molto denso e caldo, in
una specie di "esplosione" che prenderà il nome di "Big
Bang". Il termine è un po' fuorviante, in quanto farebbe pensare a
qualcosa che esplode, mentre prima dell'esplosione non c'era niente: né spazio,
né tempo, né materia.... Tutto, quindi, ebbe inizio in quel momento e da allora
l'Universo ha continuato ad espandersi continuamente. L'idea che l'Universo
abbia avuto un inizio, che sia in evoluzione e possa dunque avere una fine, è
relativamente recente, infatti emerse solo negli anni '20 grazie a Friedmann ed
al suo modello dell'Universo inflazionario. Da che cosa abbia
avuto origine il Big Bang non è stato ancora chiarito con certezza, infatti
sono state avanzate molte ipotesi di cui la più valida è quella di Friedmann
che considera l'Universo ,all'inizio del tempo cioè nell'istante zero,
concentrato in un volume più piccolo di un atomo, con una densità pressoché
infinita e a una temperatura di miliardi e miliardi di gradi. Non sappiamo come
fosse fatto questo nucleo primordiale di energia, né perché si sia formato, ma
istantaneamente q 949f56j uesto "uovo cosmico" si è squarciato con una
esplosione immane, durante la quale le forze fondamentali (di gravità,
elettromagnetica ecc.) si sarebbero comportate in modo completamente diverso
rispetto a oggi : si sarebbe verificata una violentissima espansione che nel
giro di circa un miliardesimo di secondo avrebbe fatto aumentare il volume
dell'Universo di miliardi e miliardi di volte.
Dopo questa fase, la "sfera di fuoco" si sarebbe
continuata a raffreddare, rallentando la sua espansione. Nei primissimi istanti
l'energia ha cominciato a condensarsi prima in particelle elementari (quark ed
elettroni) poi in particelle maggiori (protoni e neutroni) fino a che i primi
tre minuti, cioè quando la temperatura è scesa a circa 10 alla nona K ,si sono
formati i primi nuclei atomici di idrogeno litio ed elio. Solo quando dopo
300.000 anni la temperatura scese a circa 3000 K, gli elettroni furono catturati
dai nuclei e si formò un gas neutro formato da idrogeno e in piccola parte da
elio, che poi darà vita alle nebulose, le galassie, le stelle ecc.
L'effettiva scoperta di quest'esplosione avvenne nel 1964 da
parte di due ingegneri americani che per caso osservarono l'esistenza di una radiazione
di fondo, rilevabile con i radiotelescopi in ogni direzione dello spazio;
tale radiazione residua è come l'eco del Big Bang.
La teoria del Big Bang va di pari passo con quella
dell'americano E. Hubble il quale constatò che la luce che ci giunge dalle
galassie lontane si sposta verso la parte rossa dello spettro, cioè verso le
basse frequenze, l'effetto è tanto più marcato quanto è maggiore la distanza
degli oggetti in questione. Questo fenomeno è già conosciuto per il suono, si
tratta dell'effetto Doppler, infatti quando un oggetto sonoro si
allontana ,noi percepiamo una variazione di tonalità del suono emesso, dato che
la frequenza dell'onda sonora diminuisce. Anche la luce è un'onda e quindi si
comporterà allo stesso modo. Per Hubble si tratta di una teoria inconfutabile,
la luce delle galassie scala verso le basse frequenze, perché le galassie
fuggono da noi; e questo accade tanto più sono distanti , dunque l'Universo è
in espansione.
Questa espansione dell'Universo altro non è che
un effetto del Big Bang, un residuo di quella immensa esplosione.
A questo punto è normale chiedersi quale sarà il futuro
dell'Universo, se continuerà a espandersi o meno; per dare una risposta a tutto
ciò bisogna rifarsi alla Relatività Generale di Einstein il quale
afferma che i corpi di grandissima massa curvano lo spazio intorno a sé ,come
delle sfere più o meno pesanti deformerebbero un tessuto elastico, così se
nell'Universo esistesse massa a sufficienza, prima o poi l'espansione verrebbe
rallentata fino a fermarsi e così avrà inizio il fenomeno opposto, che porterà
tutto il cosmo ad un collasso incontrollato che si concluderà con quello
che è stato definito Big Crush, ossia un'implosione opposta al Big
Bang. Se invece nell'universo non ci fosse sufficiente massa per arrestare
la sua espansione esso potrebbe espandersi per sempre, fino a che le galassie
ormai spente si ridurrebbero a isole sperdute in un oceano di spazio senza
confini.
-
Le stelle -
Le stelle sono gigantesche sfere di gas che traggono la loro
energia dalla fusione nucleare al loro interno di idrogeno in elio, passano il
90% della loro vita bruciando combustibile. Possiamo trovare stelle di tre
tipi: Rosse, Gialle, Bianche esse si distinguono per la loro composizione massa
e temperatura, infatti le rosse hanno una vita più lunga in quanto hanno
temperature e massa relativamente basse e quindi bruciano più lentamente
l'idrogeno; le gialle sono stelle come il sole che contengono ,in tracce, tutti
gli elementi della tavola periodica e hanno massa e vita media; le bianche o
azzurre sono le stelle aventi grande massa, sono le più calde e consumano il
loro idrogeno più rapidamente. In ogni istante il loro equilibrio dipende dalla
competizione di due forze: la gravità che tende a farle collassare su se sesse
e la forza della pressione del gas che al contrario tende a dilatarle. Le
stelle meno massive sono le più antiche, dovrebbero avere la stessa età della
nostra galassia, una stella di massa media come il sole vive una decina di
miliardi di anni, quando ha esaurito il suo idrogeno il nucleo si contrae
mentre l'involucro si dilata, la stella diventa una gigante rossa, dieci
mila anni più tardi l'elio fonde a sua volta in carbonio e ossigeno; scossa da
soprassalti sempre più violenti la stella finirà per soffiare il proprio
involucro in una bolla: una nebulosa che rappresenta il punto d'inizio o
la fine della stella, (per dare origine a una stella deve ricevere
obbligatoriamente una spinta dallo scoppio di una supernova).; al centro
rimarrà una stella moribonda molto piccola e densa: una nana bianca. Ma
non tutte le stelle subiscono lo stesso processo di "invecchiamento",
poiché le stelle grandi vivono soltanto alcuni milioni di anni ed è possibile
infatti che da giganti rosse ,esse, attraverso una esplosione, si
trasformino in una supernova che ne segna la morte, il loro nucleo si
collassa in un astro molto denso, detto stella a neutroni; un cucchiaino
da caffè di tale materia pesa vari milioni di tonnellate, una stella a neutroni
ruota molto velocemente su se stessa ed emette un fascio di onde radio come un
faro che irradia il cosmo, gli astronomi parlano allora di pulsar.
Infine
per le stelle più massive il collassamento del nucleo prosegue fino alla
formazione di un buco nero a cui nulla può sfuggire, nemmeno la luce.
Foto
di una supernova, telescopio Hubble; archivi N.A.S.A.
-Nascita del sistema solare-
VIA
LATTEA; ARCHIVIO N.A.S.A.
Il nostro sistema solare è nato 4 miliardi e mezzo di anni fa
da una vasta nube di gas e polveri in rotazione su se stessa, la nebulosa
primordiale. Sotto l'effetto di una perturbazione, forse l'esplosione
di una super nova vicina, questa nube è collassata sotto il proprio peso, la
sua rotazione ha subito quindi un'accelerazione e la nube si è appiattita sotto
l'azione della forza centrifuga. Grani di polveri e gas hanno così formato un
disco spesso, nel cuore di questo disco la pressione e la temperatura sono
stati tali da favorire l'accensione della nostra stella: il Sole.
Tutt'intorno si organizzava la materia, sotto l'effetto della
gravità, le polveri si agglomeravano formando dei "planetoidi"
di alcune centinaia di metri, a loro volta questi si aggregavano tra di loro e
nel giro di un centinaio di milioni di anni si formarono i pianeti come li
conosciamo oggi; ma una grande quantità di detriti circolava ancora a grande
velocità nello spazio interplanetario e per un miliardo di anni bombardarono i
pianeti prima di formare la cintura di asteroidi che oggi si trova tra Marte e
Giove.
NEBULOSA; ARCHIVIO N.A.S.A.
-
La terra -
La terra appare come una sfera quasi perfetta, di un colore
blu oltremare sfumato d'azzurro avvolto da sottili strie discontinue e vortici
bianchi. Vista dallo spazio risulta chiara la suddivisione della struttura del
pianeta in tre "involucri" : la terra solida, l'idrosfera e
l'atmosfera.
L'atmosfera è molto meno densa rispetto a quella di Venere ed
è costituita essenzialmente da azoto,da ossigeno, mentre gli altri gas sono
presenti solo in minime quantità.
Il suo diametro è di 12.756 km, mentre la sua circonferenza è
di 40.074 km.
La sua temperatura media è di 15° C .
La terra presenta una struttura a involucri concentrici, di
diversa natura e spessore: una sottile crosta ricopre uno spesso mantello
il quale a sua volta avvolge un grosso nucleo esterno e interno.
L'interno della terra è molto caldo tanto che il nucleo è almeno in parte fuso,
a tale situazione e i movimenti in atto all'interno del pianeta, concorre il
forte campo magnetico terrestre.
Il
campo geomagnetico si può definire dipolare, esso si comporta come un normale
campo magnetico e le ipotesi sulla sua origine si sono orientate verso il
modello della dinamo ad autoeccitazione, tale modello prevede la presenza
di materiale buon conduttore di elettricità in movimento entro la terra, e
questo potrebbe essere individuato nel suo nucleo esterno composto da ferro
fuso, si pensa che la geodinamo si sia innescata probabilmente quando la terra
abbia attraversato qualche campo sporadico, probabilmente di origine solare.
