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Osservare l’Universo attraverso le onde radio

radioastronomia

Un’immagine storica

Se chiedi a un astronomo di scegliere l’immagine più emozionante di tutta l’astronomia, molto probabilmente ti dirà che è un anello arancione. A prima vista questa immagine potrebbe non sembrare molto affascinante – una ciambella sfocata e luminosa – ma in realtà lo è perché si tratta della prima visione di un buco nero, con i colori che indicano l’intensità delle emissioni radio.

L’immagine mostra un buco nero che è 6,5 miliardi di volte più massiccio del Sole e che si trova nel cuore di una galassia distante 55 milioni di anni luce. I piccoli dettagli dell’immagine hanno rivelato che il buco nero ruota in senso orario e consuma l’equivalente di centinaia di masse terrestri ogni anno.

buco nero

Questa immagine senza precedenti di uno degli oggetti più mist...

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Osservare i confini dell’Universo

Scrutare il Cosmo

Sta per completarsi la costruzione del telescopio gigante Magellano (Giant Magellan Telescope, GMT), situato nel deserto di Atacama, in Cile. Questo strumento raccoglierà immagini dell’Universo 10 volte più nitide di quelle prodotte dal telescopio spaziale Hubble.

Scatterà foto di pianeti lontani e cercherà segni di vita, rivelerà le masse e le composizioni delle galassie neonate e analizzerà come le stelle nascono e muoiono.

Alto circa come 13 piani di un palazzo e con un peso di più di 6 milioni di chilogrammi, inclusa la struttura di supporto, il GMT farà parte di una nuova generazione di “telescopi estremamente grandi” che gli astronomi ritengono forniranno nuove intuizioni sui misteri irrisolti dell’Universo.

Il salto di sensibilità e risoluzion...

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Perché l’Universo contiene qualcosa piuttosto che niente

universo

Materia e antimateria

Secondo i dettami della relatività einsteiniana e le leggi della teoria quantistica, con il Big Bang si sarebbe dovuto creare un numero uguale di particelle e dei loro opposti. Tuttavia, quando materia e antimateria si incontrano, si annichiliscono a vicenda, producendo pura energia. Pertanto, l’Universo dovrebbe essere vuoto.

Così ovviamente non è. Della popolazione originale di protoni ed elettroni dell’universo, approssimativamente solo una particella su un miliardo è sopravvissuta ai primi secondi della creazione. E’ comunque sufficinete per popolare i cieli di stelle, pianeti ed esseri umani.
In un Universo perfetto, quindi, non esisteremmo!

Le leggi della fisica non sono simmetriche?

Negli anni molti scienziati hanno cercato di capire come mai e...

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Le proprietà dell’Universo

Planck universe

Recessione delle galassie

Fino al 1929 era opinione diffusa che l’Universo fosse statico. In quell’anno Edwin Hubble osservò alcune galassie e scoprì che esse si stavano tutte allontanando dalla Terra con una velocità proporzionale alla loro distanza: fu la prova che l’Universo si sta espandendo.

Se si ripercorre all’indietro tale espansione, si arriva a un inizio in cui tutto era racchiuso in un punto di temperatura e densità infinite: si ipotizza che da tale punto nacque l’Universo, con una grande esplosione (Big Bang), con la quale ebbe origine ogni cosa, anche lo spazio e il tempo. Questo punto iniziale è detto singolarità, in quanto in esso le leggi della fisica perdono di significato.

Conferma del Big Bang

A confermare la teoria del Big Bang ci sono anche altri due...

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Perché l’Universo si espande così rapidamente?

universo

Anomalia da comprendere

Un modo per conoscere il tasso di espansione dell’Universo (costante di Hubble) è misurare la radiazione cosmica di fondo emessa subito dopo il Big Bang.

Questa radiazione racchiude in sé gli elementi primordiali del Cosmo, che inseriti in un modello di evoluzione cosmica ci fanno capire quanto velocemente lo spazio dovrebbe espandersi oggi.

Ma la teoria non combacia con i risultati che derivano dalle osservazioni: l’Universo si sta espandendo più velocemente di quanto previsto, ossia il valore della costante di Hubble è più grande di quello che deriva dai calcoli teorici.

Discrepanza reale o errore di misurazione?

La differenza tra l’espansione calcolata teoricamente e quella misurata sperimentalmente si chiama tensione di Hubble...

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Qual è la forma dell’Universo?

universo

Geometria e destino dell’Universo

Per conoscere la forma dell’Universo dobbiamo ricorrere alla teoria e alle osservazioni. La teoria è la relatività generale di Einstein, mentre le osservazioni riguardano il contenuto dell’Universo, e in particolare la radiazione cosmica di fondo, che ci dà informazioni molto interessanti sulle proprietà del Cosmo.

La relatività generale ci dice che lo spazio può assumere tre forme, corrispondenti a tre possibili curvature: abbiamo quindi uno spazio chiuso come una sfera, aperto come una sella e piatto come un foglio di carta, (v. immagine).

La densità della massa e dell’energia contenute nell’Universo influisce infatti sulla sua espansione ma determina anche la sua geometria...

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Cos’è il redshift?

redshift

Universo in espansione

A causa dell’espansione dell’Universo, tutte le galassie, compresa la nostra, si stanno allontanando le une dalle altre e i segnali che provengono da esse arrivano sulla Terra con un incremento della lunghezza d’onda rispetto a quando sono stati emessi.

Questo fenomeno si chiama redshift (spostamento verso il rosso), perché nel visibile produce uno spostamento verso il colore rosso dei segnali elettromagnetici emessi dalle galassie. L’effetto è tanto maggiore quanto più velocemente le galassie si allontanano, quindi quanto più esse sono lontane.

Il redshift si calcola piuttosto facilmente misurando la differenza tra la lunghezza d’onda dei segnali in arrivo dalle galassie e quella delle analoghe emissioni prodotte in laboratorio...

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Uno o più universi?

multiverso

Multiverso: sì o no?

La risposta a questa domanda potrebbe essere ‘sì’. L’idea che il nostro universo non sia l’unico esistente, ma soltanto una sorta di bolla che si sta gonfiando tra le tante esistenti è condivisa da diversi fisici.

Complessivamente, questa idea della realtà prende il nome di multiverso: in esso la vita potrebbe svilupparsi soltanto in alcune bolle. L’espansione delle bolle sarebbe avvenuta subito dopo la nascita di esse: si tratterebbe di un rapidissimo gonfiamento dello spazio nota come inflazione.

Energia e fisica quantistica

In un multiverso così descritto un ruolo fondamentale lo svolgono l’energia e la fisica quantistica. In uno stato di vuoto totale (o vero, come dicono i fisici) l’energia è zero e c’è stabilità assoluta...

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Esiste la vita nell’Universo?

Vita nell'Universo

Possibili mondi nel cosmo

Mentre si osserva il cielo notturno, sgombri da altri pensieri, è naturale porsi la seguente domanda: “Siamo soli nell’Universo?”. Grazie alle nuove tecnologie e, soprattutto, ai telescopi spaziali lanciati negli ultimi anni sono stati scoperti più di 4.400 pianeti extrasolari (per una lista dettagliata e continuamente aggiornata degli esopianeti scoperti, clicca qui), e alcuni con caratteristiche molto particolari. Considerando la vastità del cosmo è molto probabile che ne possano esistere milioni, se non miliardi sparsi nell’universo: la possibilità che da qualche altra parte, oltre che sulla Terra, si sia sviluppata la vita è, pertanto, concreta.

Che tipo di vita potrebbe esistere su un mondo diverso dal nostro, per esempio con due o tre soli invec...

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Dio, il tempo e l’Universo

Dio nell'Universo

Investigare la trama del Cosmo

Nell’ambito della religione, l’intervento di un Dio creatore avviene al di fuori del tempo e dello spazio, cioè trascende le nostre azioni. Se rimaniamo nell’immanente, bisogna domandarci se le leggi della fisica sono in grado, non soltanto di spiegare la struttura dell’Universo, ma anche il ruolo della nostra presenza nel Cosmo.
L’ordine dell’Universo è frutto del caso o di un progetto preciso?
Indagando la trama nascosta del Cosmo possiamo sperare di dare una risposta a questa domanda?

Dove non arriva la religione, può forse arrivare la fisica.

Se tutto fosse fermo, il tempo ci sarebbe ancora? Una risposta definitiva a questa domanda ci aprirebbe le porte al soprannaturale...

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