Scolari
24th November 2011, 18:23
La risposta arriva dalle supernovae. Il nostro universo sarà destinato ad una fine 'fredda'
Da sempre l’uomo volge lo sguardo al cielo e si chiede quale forza tenga le stelle sopra la nostra testa. Da diversi secoli sappiamo ormai che quei puntini luminosi che vediamo non sono certamente fissati ad un telo scuro e che sono tutt’altro che immobili. La domanda di fondo, però, resta e molti esperti si domandano com’è stato l’inizio e quale sarà la fine.
A queste domande si è iniziato a fornire qualche risposta nei primi anni del ventesimo secolo, quando i lavori e le osservazioni di vari astronomi, tra cui Hubble, hanno mostrato che l’universo non è fermo, ma, al contrario, si espande. Da qui è nata l’idea del Big Bang, ovvero dell’istante iniziale dell’universo, nel quale tutta la materia era compressa in un singolo punto, per poi iniziare l’espansione che vediamo tutt’oggi.
Se questa teoria è oggi totalmente accettata dalla comunità scientifica, rimane da capire quale sarà la fine dell’universo, essendo essa dipendente dalla quantità di massa presente nell’universo. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein c’è equivalenza tra energia e massa (la famosa formula E = mc2). Per questo motivo un universo costituito quasi interamente da materia fermerebbe la sua espansione per poi collassare su se stesso. Al contrario, un universo dominato dall’energia, non avrebbe una massa sufficiente a far sì che la forza di gravità predomini, risultando in una continua espansione accelerata.
Il problema di questa teoria è la difficoltà di misurazione della massa dell’universo perché la gran parte della massa è molto probabilmente nascosta ai nostri occhi, facendo parte della cosiddetta “materia oscura” (dark matter), costituita da tutti quegli oggetti invisibili ai nostri strumenti, ma comunque dotati di massa, tra i quali buchi neri, stelle nane brune e pianeti.
L’unica tecnica utile consiste nel misurare l’allontanamento degli oggetti visibili, principalmente stelle, ed in particolare le cosiddette “candele standard”, così chiamate perché hanno generalmente un luminosità fissa e quindi, una volta trovata questo valore, è facile risalire alla loro distanza. Di questo gruppo fanno parte anche le Cefeidi, tramite le quali è stato possibile scoprire che l’universo non è formato solo dalla nostra Via Lattea, ma da una miriade di altre galassie.
Nello studio di cui parliamo oggi, che è valso il Nobel 2011 per la fisica a Perlmutter, Schmidt e Riess, sono state usate come candele standard le supernovae di tipo Ia, stelle esplose, ormai alla fine della loro vita, ed il loro allontanamento è stato misurato a partire dal redshift, ovvero lo spostamento in lunghezza d’onda a seconda che un oggetto si avvicini o si allontani.
Questo è un fenomeno noto a tutti in acustica, ovvero quello che ci fa sembrare diverso il suono della sirena di un ambulanza in arrivo, rispetto a quello di un’ambulanza in allontanamento. La lunghezza d’onda sonora diminuisce quando la sorgente si avvicina ed aumenta quando si allontana. Allo stesso modo una fonte luminosa che si allontana mostra una radiazione con lunghezza d’onda minore (spostata verso il rosso, o “red shifted”), mentre una che si avvicina una lunghezza d’onda maggiore (spostata verso il blu, o “blue shifted”).
Per compiere questo tipo di misure con le supernovae Ia è però necessario osservare la stella proprio al momento dell’esplosione, così da poter registrare il massimo di luminosità e la difficoltà principale di queste osservazioni risiede proprio in questo dettaglio, visto che tali oggetti sono estremamente rari. I tre ricercatori hanno utilizzato, nell’ambito di due esperimenti diversi, tecniche simili, osservando per alcune notti consecutive migliaia di galassie lontane e poi confrontando queste immagini con quelle di tre settimane dopo. In questo modo è possibile notare differenze, riuscendo a seguire l’andamento in luminosità delle supernove scoperte attraverso osservazioni in altri telescopi. I due team di ricercatori hanno iniziato questi esperimenti, denominati Supernova Cosmology Project (SCP) e High-z Supernova Search Team (HZT), con l’intento di confermare la teoria secondo la quale la velocità di espansione dell’universo è in diminuzione. A sorpresa, invece, entrambi i team, in maniera separata, hanno invece trovato che il modello che più si avvicina alle osservazioni compiute è quello di un universo ancora in espansione accelerata, in linea con un universo costituito solo in minima parte di materia. I loro risultati sono in perfetto accordo, ed il fatto che i due team abbiano utilizzato osservazioni differenti e non si siano mai “incrociati” durante il loro lavoro, rende ancora più consistente le loro conclusioni. In particolare, ricordando la teoria della relatività generale, questo significa che il nostro universo è solo in minima parte costituito da materia “visibile” (circa il 7%) ed appena il 20% è invece materia oscura. La gran parte dell’universo è fatto di “energia oscura” (dark energy), così che la forza gravitazionale non è abbastanza potente da decelerare l’abbrivio dovuto al Big Bang. Secondo queste ricerche, dunque, il nostro universo sarà destinato ad una fine “fredda”, ovvero ad una espansione infinta, fino a che l’energia totale non sarà talmente dispersa.
Fonte: interno18.it
Da sempre l’uomo volge lo sguardo al cielo e si chiede quale forza tenga le stelle sopra la nostra testa. Da diversi secoli sappiamo ormai che quei puntini luminosi che vediamo non sono certamente fissati ad un telo scuro e che sono tutt’altro che immobili. La domanda di fondo, però, resta e molti esperti si domandano com’è stato l’inizio e quale sarà la fine.
A queste domande si è iniziato a fornire qualche risposta nei primi anni del ventesimo secolo, quando i lavori e le osservazioni di vari astronomi, tra cui Hubble, hanno mostrato che l’universo non è fermo, ma, al contrario, si espande. Da qui è nata l’idea del Big Bang, ovvero dell’istante iniziale dell’universo, nel quale tutta la materia era compressa in un singolo punto, per poi iniziare l’espansione che vediamo tutt’oggi.
Se questa teoria è oggi totalmente accettata dalla comunità scientifica, rimane da capire quale sarà la fine dell’universo, essendo essa dipendente dalla quantità di massa presente nell’universo. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein c’è equivalenza tra energia e massa (la famosa formula E = mc2). Per questo motivo un universo costituito quasi interamente da materia fermerebbe la sua espansione per poi collassare su se stesso. Al contrario, un universo dominato dall’energia, non avrebbe una massa sufficiente a far sì che la forza di gravità predomini, risultando in una continua espansione accelerata.
Il problema di questa teoria è la difficoltà di misurazione della massa dell’universo perché la gran parte della massa è molto probabilmente nascosta ai nostri occhi, facendo parte della cosiddetta “materia oscura” (dark matter), costituita da tutti quegli oggetti invisibili ai nostri strumenti, ma comunque dotati di massa, tra i quali buchi neri, stelle nane brune e pianeti.
L’unica tecnica utile consiste nel misurare l’allontanamento degli oggetti visibili, principalmente stelle, ed in particolare le cosiddette “candele standard”, così chiamate perché hanno generalmente un luminosità fissa e quindi, una volta trovata questo valore, è facile risalire alla loro distanza. Di questo gruppo fanno parte anche le Cefeidi, tramite le quali è stato possibile scoprire che l’universo non è formato solo dalla nostra Via Lattea, ma da una miriade di altre galassie.
Nello studio di cui parliamo oggi, che è valso il Nobel 2011 per la fisica a Perlmutter, Schmidt e Riess, sono state usate come candele standard le supernovae di tipo Ia, stelle esplose, ormai alla fine della loro vita, ed il loro allontanamento è stato misurato a partire dal redshift, ovvero lo spostamento in lunghezza d’onda a seconda che un oggetto si avvicini o si allontani.
Questo è un fenomeno noto a tutti in acustica, ovvero quello che ci fa sembrare diverso il suono della sirena di un ambulanza in arrivo, rispetto a quello di un’ambulanza in allontanamento. La lunghezza d’onda sonora diminuisce quando la sorgente si avvicina ed aumenta quando si allontana. Allo stesso modo una fonte luminosa che si allontana mostra una radiazione con lunghezza d’onda minore (spostata verso il rosso, o “red shifted”), mentre una che si avvicina una lunghezza d’onda maggiore (spostata verso il blu, o “blue shifted”).
Per compiere questo tipo di misure con le supernovae Ia è però necessario osservare la stella proprio al momento dell’esplosione, così da poter registrare il massimo di luminosità e la difficoltà principale di queste osservazioni risiede proprio in questo dettaglio, visto che tali oggetti sono estremamente rari. I tre ricercatori hanno utilizzato, nell’ambito di due esperimenti diversi, tecniche simili, osservando per alcune notti consecutive migliaia di galassie lontane e poi confrontando queste immagini con quelle di tre settimane dopo. In questo modo è possibile notare differenze, riuscendo a seguire l’andamento in luminosità delle supernove scoperte attraverso osservazioni in altri telescopi. I due team di ricercatori hanno iniziato questi esperimenti, denominati Supernova Cosmology Project (SCP) e High-z Supernova Search Team (HZT), con l’intento di confermare la teoria secondo la quale la velocità di espansione dell’universo è in diminuzione. A sorpresa, invece, entrambi i team, in maniera separata, hanno invece trovato che il modello che più si avvicina alle osservazioni compiute è quello di un universo ancora in espansione accelerata, in linea con un universo costituito solo in minima parte di materia. I loro risultati sono in perfetto accordo, ed il fatto che i due team abbiano utilizzato osservazioni differenti e non si siano mai “incrociati” durante il loro lavoro, rende ancora più consistente le loro conclusioni. In particolare, ricordando la teoria della relatività generale, questo significa che il nostro universo è solo in minima parte costituito da materia “visibile” (circa il 7%) ed appena il 20% è invece materia oscura. La gran parte dell’universo è fatto di “energia oscura” (dark energy), così che la forza gravitazionale non è abbastanza potente da decelerare l’abbrivio dovuto al Big Bang. Secondo queste ricerche, dunque, il nostro universo sarà destinato ad una fine “fredda”, ovvero ad una espansione infinta, fino a che l’energia totale non sarà talmente dispersa.
Fonte: interno18.it