L'origine dell'Universo: dal Big Bang alla formazione delle galassie

In questo appunto viene analizzato il Big Bang, descrivendo la grande esplosione che ha portato alla creazione dell’Universo, riportando le informazioni più importanti.

Cosa è il Big Bang: teoria sulla nascita dell’Universo

Circa 14 miliardi di anni fa, tutta la materia dell'Universo era concentrata in uno spazio piccolissimo sotto forma di energia, a temperatura estremamente elevata e con una densità incredibile.
In un istante, detto istante zero (t = 0), è avvenuta la potente esplosione che ha creato l’Universo per come lo conosciamo. L’esplosione prende il nome di “Big Bang”, ovvero Grande Scoppio.
La teoria del Big Bang è stata formulata da Alexander Friedmann nel 1929 e completata da George Gamow nel 1940, in seguito alla scoperta di Edwin Hubble riguardo l’espansione dell’universo. Egli, osservando le galassie, scoprì che la maggior parte di loro si allontanava dalla Terra (spostamento verso il rosso stellare) e notò che maggiore era la loro distanza dalla Terra e più alta era la velocità di allontanamento.
La teoria del Big Bang prevede quindi che questo punto piccolissimo si sia improvvisamente espanso a una velocità incredibile, formando gradualmente l’Universo che noi conosciamo, e che sia ancora in lenta espansione. L’enorme espansione che ha portato l’Universo ad aumentare di miliardi di volte il suo volume è chiamata “grande inflazione”.
Questo modello cosmologico è il più adottato dalla comunità scientifica, sostenuto da prove e osservazioni astronomiche.
A conferirle il nome di Big Bang (in senso dispregiativo) è stato Fred Hoyle nel 1949, in quanto sostenitore dell’avversaria teoria dell’Universo stazionario.
Cosa ci fosse prima del Big Bang rimane tutt’ora da scoprire.
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Cosa è successo a seguito del Big Bang

Gli scienziati hanno individuato i componenti della piccolissima sfera che ha subito l’esplosione. Nello specifico, essa conteneva plasma formato da quark e gluoni.
I quark sono particelle elementari costituenti della materia, mentre i gluoni sono particelle elementari che partecipano all’interazione tra quark (fanno effetto “colla” tra più quark).
Con l’esplosione, i diversi quark si sono uniti formando androni: un androne con tre quark forma un protone, costituente fondamentale del nucleo e di tutto ciò che ci circonda.
Circa 200 secondi dopo l’esplosione hanno iniziato a formarsi i primi nuclei, i “mattoni” fondamentali della materia. Il processo viene chiamato nucleosintesi primordiale.
Grazie al calo della temperatura nei primi minuti dopo il Big Bang, iniziarono a formarsi i nuclei. Nello specifico, i primi nuclei ad essere stati formati sono stati il nucleo di deuterio, di elio e di idrogeno.
Dopo anni, i nuclei e gli elettroni si combinarono, portando alla nascita degli atomi.
Prima della formazione di questi atomi stabili e neutri, gli elettroni e gli ioni liberi riempivano tutto lo spazio rendendo l’Universo opaco: la luce che entrava veniva riflessa e riemessa in una direzione diversa, rendendo impossibile vedere chiaro.
In seguito, in alcune zone dell’Universo, la materia cominciò ad aggregarsi, formando i quasar, ovvero i primi corpi celesti aventi un nucleo brillantissimo e un’intensa emissione radio. Dall'aggregazione di questi ebbero origine le galassie (formati da miliardi di stelle). Il nome sta infatti per “quasi stellar radio source” (sorgente radio quasi stellare).
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Conferme a favore della teoria del Big Bang: il telescopio Boomerang

Nel 1965 si è avuta un'ulteriore conferma: gli astronomi Arno Penzias e Robert Wilson registrarono delle radiazioni provenienti da tutte le direzioni dell'Universo. Misurando le onde radio emesse dalla nostra Galassia, i due studiosi captarono un insolito rumore di fondo, debole e sempre presente. Capirono che si trattava di qualcosa di esterno alla nostra Galassia, in quanto il segnale rimaneva costante in tutte le direzioni. Queste radiazioni vennero definite “radiazione cosmica di fondo”, in quanto furono riconosciute come "radiazione fossile", residuo dell'enorme energia sprigionata dal Big Bang: i fotoni generati dopo l’esplosione, a causa dell’effetto Doppler, si son trasformati in onde radio.
Importanti conferme della teoria del Big Bang sono arrivate negli anni Novanta, con la creazione dei telescopi e con l’analisi di numerosi dati provenienti dai satelliti.
Nel 1998 è stato lanciato nella stratosfera il telescopio Boomerang, che è stato in grado di registrare la radiazione di fondo lasciata dal Big Bang. La spedizione, coordinata da un gruppo di scienziati italiani e americani, ha consentito di raccogliere migliaia di dati e, nella primavera del 2000, dopo mesi di elaborazioni con i computer, è stata ottenuta la prima foto dell'Universo. Nel marzo 2006 sono stati pubblicati i risultati di 3 anni di osservazioni compiute dal satellite Wilkinson della Nasa: grazie a esse si è potuto ricostruire l'aspetto dell'Universo circa 13,7 miliardi di anni fa.
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