Evoluzione dell'universo: dal Big Bang alle galassie

Indice

1. Il modello standard del Big Bang
2. Formazione delle prime particelle
3. Prove a sostegno del Big Bang
4. Scoperta della radiazione cosmica di fondo

Il modello standard del Big Bang

Il modello utilizzato per descrivere le fasi seguenti al Big Bang prende il nome di modello standard: il momento in cui si è originato l’Universo prende il nome di Tempo Zero. È impossibile sapere cosa sia accaduto nell’intervallo che va dal tempo zero a 10¯⁴³ secondi che prende il nome di era di Plank. Istanti dopo tale era, l’Universo aveva dimensioni infinitesimale, temperature altissime e forze fondamentali unificate in un’unica superforza.

Formazione delle prime particelle

Successivamente l’universo iniziò a espandersi a velocità elevatissima e, mentre la temperatura e la densità diminuivano, iniziarono a formarsi le prime particelle, i quark; essi si dividono in quark up e quark down: 2 quark up e 1 down formano i protoni, 2 down e 1 up i neutroni. Circa tre minuti dopo il Big Bang inizia la fase cosiddetta di nucleo sintesi, durante la quale vi è la formazione dei primi nuclei atomici. Dopo 300000 anni, quando ormai la temperatura si era abbassata, inizia la formazione dei primi atomi per aggregazione di nuclei ed elettroni. Così l’Universo, che prima era opaco perché gli elettroni venivano continuamente assorbiti dal plasma, diventa trasparente e le radiazioni iniziano a muoversi liberamente. In seguito si formarono nebulose di gas che diedero vita alle prime proto galassie, distribuite fino a formare delle vere e proprie bolle.

Prove a sostegno del Big Bang

Attualmente le prove a sostegno del Big Bang sono 3:

•La prima è il moto di recessione delle galassie.

•La seconda è l’analisi delle percentuali di idrogeno e di elio presenti nell’Universo: 75% di idrogeno e 25% di elio; senza tale teoria una così grande quantità di elio non potrebbe derivare solo dalle reazioni termonucleari delle stelle, anche perché ci sono regioni in cui non ci sono stelle che lo producono. Per cui esso deve essersi formato necessariamente nell’Universo primordiale.

Scoperta della radiazione cosmica di fondo

•La terza è l’esistenza della cosiddetta radiazione cosmica di fondo; essa venne scoperta nel 1964 da Penzias e Wilson che stavano lavorando alla costruzione di un’antenna volta a eliminare i rumori di fondo captati nella registrazione delle onde radio emesse dalla nostra galassia. I due scienziati pensarono inizialmente che tali rumori fossero dovuti a difetti dell’apparecchiatura, ma ben presto si accorsero che il rumore proveniva uniformemente e in modo costante da tutte le direzioni del cielo. Gli studiosi di Princeton ipotizzarono che nell’Universo potessero esistere i resti di una radiazione fossile del Big Bang, costituita principalmente da fotoni, ma che durante il viaggio nello spazio si fosse trasformata in onda radio a causa dell’effetto doppler. In seguito, misurazioni più accurate scoprirono che tali radiazioni non sono uniformi, ma ci sono lievi variazioni di intensità e ciò dimostra che la materia primordiale non era distribuita in modo omogeneo: tali fluttuazioni permisero la formazione delle galassie.