13,8 miliardi di anni fa, l'universo era una singolarità: lo spazio infinitamente compresso dall'alta pressione. Tuttavia, in meno di una frazione di miliardesimo di secondo, questo minuscolo punto si è espanso fino a raggiungere dimensioni incredibili. La storia classica del nostro universo ha un inizio, una metà e una fine. Quindi, secondo la teoria della relatività generale (GR) di Albert Einstein, l'espansione dell'Universo dovrebbe rallentare nel tempo. Tuttavia, la realtà dipinge un'immagine completamente diversa: l'universo continua ad espandersi sempre più velocemente. Gli scienziati ritengono che la ragione di questa discrepanza sia la misteriosa energia oscura, ma è possibile che la nostra comprensione dell'universo e della sua evoluzione debba essere rivista.
Ci sono molte ipotesi su come sia nato il nostro universo e perché esiste.
Come è iniziato tutto e potrebbe essere altrimenti?
L'universo ha iniziato ad espandersi subito dopo il Big Bang. Il tasso di espansione nella fase iniziale della sua evoluzione - questo processo è chiamato inflazione cosmologica - era molto più veloce che dopo la fine dell'inflazione. Quindi, gradualmente l'Universo si è espanso e raffreddato, ma solo con una frazione della velocità iniziale. Per i successivi 380.000 anni, l'universo era così denso che lo spazio era un plasma opaco e surriscaldato di particelle sparse. Quando l'universo si è raffreddato a sufficienza per la formazione dei primi atomi di idrogeno, è diventato trasparente per il passaggio della luce. Poi le radiazioni sono esplose in tutte le direzioni e l'universo stava per diventare ciò che lo vediamo oggi: spazio vuoto che si alterna a grumi di gas e polvere, stelle, galassie, buchi neri e altre forme di materia ed energia. Finalmente,secondo alcuni modelli, tutti gli ammassi di materia si diffonderanno così distanti da scomparire gradualmente. L'universo diventerà una zuppa fredda e omogenea di fotoni isolati. Ma cosa succederebbe se il Big Bang non fosse l'inizio di tutto?
La teoria del Big Bang è così ampiamente accettata che a volte puoi dimenticare che questa è solo una teoria che ha dei difetti. È per questo motivo che gli scienziati offrono una varietà di opzioni per lo sviluppo degli eventi. Ad esempio, è stato suggerito che il Big Bang potrebbe essere stato più un "Big Bounce" - un punto di svolta nel ciclo in corso di contrazione ed espansione dell'universo. Un'altra ipotesi è che il Big Bang sia diventato un punto di riflessione, quando l'immagine speculare del nostro Universo si espande oltre l '“altro lato”, in cui l'antimateria sostituisce la materia, e il tempo stesso scorre nella direzione opposta. Secondo la terza ipotesi, il Big Bang è un punto di transizione nell'universo che è sempre esistito e continuerà ad espandersi indefinitamente. Tutte queste teorie sono al di fuori della cosmologia tradizionale,ma tutti hanno trovato sostegno tra scienziati rispettati. Il numero crescente di teorie nuove e concorrenti suggerisce che potrebbe essere il momento di ripensare al fatto stesso che il Big Bang segna l'inizio dello spazio e del tempo.
L'universo che vediamo attualmente è composto da ammassi di gas e polvere, stelle, buchi neri e galassie.
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E se il Big Bang non fosse realmente accaduto?
Nei circoli accademici, l'idea è stata ripetutamente espressa che il Big Bang … non esisteva. Così, Eric Lerner, l'autore dell'omonimo libro, da lui scritto nel 1992, ha presentato i risultati dello studio, secondo cui, secondo la pubblicazione Invers, c'è una discrepanza tra la teoria del Big Bang ei dati fattuali osservati. "Per lo sviluppo della cosmologia, è necessario abbandonare l'ipotesi principale del Big Bang", - ha detto in una dichiarazione Lerner. "La vera crisi della cosmologia è che non c'è mai stato un Big Bang".
Stiamo parlando dell'incoerenza delle prove per la presenza di litio nello spazio, che gli astronomi, secondo Lerner, sono noti da tempo. Gli scienziati oggi ritengono che le quantità esatte di elio, deuterio e litio siano state prodotte dalle reazioni di fusione in una densa nuvola molto calda di elementi chimici apparsa dopo il Big Bang. Tuttavia, Lerner, che ha trascorso decenni a osservare in dettaglio tali reazioni, afferma che le sue scoperte e quelle di altri scienziati non coincidono con teorie di vecchia data basate sulle osservazioni di stelle più vecchie. Ha scoperto che meno della metà dell'elio e meno di un decimo del litio sono osservati nelle vecchie stelle di quanto previsto dalla teoria della nucleosintesi del Big Bang, secondo la quale un quarto dell'intera massa dell'universo è elio. Lerner è convinto che né il litio né l'elio siano stati creati prima che le prime stelle apparissero nella nostra galassia.
Il nostro universo potrebbe essere sorto dal nulla?
Tuttavia, non tutti gli scienziati concordano con la teoria di Lerner. Secondo Vae Perumyan, professore di astronomia presso l'Università della California meridionale, Lerner cita raramente articoli sottoposti a revisione paritaria e molti dei suoi argomenti non reggono. Ad esempio, Perumian crede che la radiazione cosmica di fondo a microonde (o radiazione reliquia), che indica la radiazione emanata dal Big Bang, sia un pilastro della teoria cosmologica, che Lerner non può contestare. Inoltre, se ci fossero stati difetti così gravi nella teoria del Big Bang, Lerner non sarebbe stato l'unico critico di questa teoria.
Ma Lerner non è solo. Il cosmologo premio Nobel James Peebles ritiene che sia necessario smettere di chiamare "Big Bang" i primi momenti del nostro universo. Secondo l'Agence France-Presse, Peebles ritiene che non ci sia un buon modo per verificare se un evento come il Big Bang si sia realmente verificato: i cosmologi hanno prove di una rapida espansione verso l'esterno, ma niente è più discreto di un punto singolare che è esploso per creare tutto in L'universo. Peebles non ha alternative alla teoria del Big Bang, ma è convinto che senza dati sufficienti gli scienziati non dovrebbero presumere che questa comoda ipotesi sia corretta. Allo stesso tempo, lo scienziato ammette che in assenza di un modo migliore per descrivere l'inizio dell'universo, il Big Bang funziona alla grande. Nei suoi calcoli, Peebles aderisce anche alla teoria generalmente accettata, anche se non gli piace davvero.
Il grande rimbalzo: l'universo può espandersi all'infinito?
L'ipotesi di Big Bounce più comune nel mondo accademico è radicata nel malcontento con l'idea di inflazione cosmologica. La radiazione cosmica di fondo a microonde è stata un fattore fondamentale in ogni modello dell'universo da quando è stata scoperta per la prima volta nel 1965. Inoltre, il CMB è la principale fonte di informazioni su come appariva l'universo primordiale e allo stesso tempo un mistero per i fisici. Il fatto è che la radiazione reliquia sembra la stessa anche in regioni che, a quanto pare, non potrebbero mai interagire tra loro nell'intera storia dell'Universo.
Le cicatrici lasciate dal Big Bang nella debole radiazione reliquia che pervade l'intero cosmo forniscono indizi su come appariva l'universo primordiale.
Secondo l'ipotesi del Big Bounce, l'universo si espanderà fino a decadere fino a raggiungere un punto infinitesimale, un ciclo che dura per sempre. Nel 2007, Martin Bojald, un fisico dell'Università della Pennsylvania, basato sul modello di Einstein, ha avanzato la teoria della gravità quantistica ad anello, un campo della fisica quantistica che descrive le energie estremamente elevate che hanno dominato l'universo primordiale. Pertanto, i ricercatori hanno concluso che l'universo non è nato dal nulla. e non si espanderà indefinitamente. Tuttavia, la ricerca di Bozhawald mostra che l'ipotetico universo precedente non era esattamente uguale al nostro. Nel complesso, l'ipotesi del Big Rebound è coerente con l'immagine del Big Bang di un universo caldo e denso che iniziò 13,8 miliardi di anni fa e iniziò ad espandersi e raffreddarsi. Ma invece diper diventare l'inizio dello spazio e del tempo, il big bang è stato il momento della transizione dell'universo da una fase precedente dell'esistenza, durante la quale lo spazio si stava contraendo.
Tuttavia, i critici ritengono che ci siano poche prove a sostegno di questa teoria. Ad esempio, Peter Voight, un matematico della Columbia University, ha scritto sul suo blog Not Even Wrong: "Per essere considerata una teoria legittima, tali affermazioni devono essere supportate da prove".
In cerca di risposte: tutti i percorsi portano all'energia oscura
Partendo dal fatto che la teoria generalmente accettata dell'apparenza e dell'evoluzione dell'Universo è la teoria del Big Bang, gli scienziati stanno cercando di trovare una risposta alla domanda sul perché l'Universo si stia espandendo con l'accelerazione.
La materia oscura e l'energia oscura sono probabilmente le chiavi per comprendere il nostro universo.
Mentre i ricercatori hanno analizzato il movimento di stelle e galassie, hanno concluso che c'erano particelle invisibili, che hanno chiamato materia oscura. E la costante accelerazione dell'espansione dell'Universo (la costante di Hubble), ha suggerito che fosse causata da un certo fenomeno, che i ricercatori hanno chiamato energia oscura. L'energia oscura e la materia oscura sono i principali misteri scientifici del nostro tempo, quindi i ricercatori del gruppo internazionale per lo studio dell'energia oscura (DES) stanno cercando risposte. DES è stato avviato nel 2004 e attualmente conta 400 scienziati provenienti da 26 diverse istituzioni scientifiche in sette paesi che partecipano al progetto. Gli scienziati stanno cercando l'energia oscura utilizzando la fotocamera digitale astronomica più sensibile con una risoluzione di 570 megapixel. La telecamera è montata sul telescopio Viktor Blanco presso l'osservatorio Cerro Toledo nelle Ande cilene. È una specie di bisturi dotato di cinque lenti.
I ricercatori ritengono che le risposte alle domande fondamentali su come è nato l'universo e cosa sono la materia oscura e l'energia oscura dovrebbero essere presentate al pubblico in circa cinque anni. DES mira ad analizzare 100.000 galassie distanti fino a 8 miliardi di anni luce. Poiché l'energia oscura non può essere vista, i ricercatori misurano la costante di Hubble per determinare esattamente se l'energia oscura esiste e di cosa è composta. In un modo o nell'altro, non ci resta che attendere i risultati del lavoro di un team internazionale di scienziati e fare ipotesi su cosa sia il nostro Universo.
Lyubov Sokovikova
