Big Bang
La teoria del Big Bang è un modello cosmologico per spiegare la nascita dell'Universo. E' stato elaborato nel 1930.
Cos'è il Big Bang
Secondo la teoria, il cosmo sarebbe nato da un'esplosione iniziale da una singolarità, una regione di spazio molto limitata e densa, dove tutta la massa era inizialmente concentrata sotto forma di energia in condizioni di temperatura estremamente elevata.
In un istante iniziale detto tempo zero ( t=0 ) l'esplosione della singolarità fece espandere lo spazio, la massa e l'energia a grande velocità e in tutte le direzioni, dando origine all'Universo come noi lo conosciamo.
Per questa ragione la teoria è conosciuta come Big Bang, ossia Grande Scoppio.
Una curiosità. Il nome Big Bang venne usato dall'astronomo britannico Fred Hoyle per denigrare la teoria stessa. Hoyle era un sostenitore dell'Universo stazionario. Paradossalmente, l'astronomo trovò un nome molto efficace per la teoria avversa.
Quando è avvenuto il Big Bang?
Il Big Bang dovrebbe essere avvenuto circa 13,7 miliardi di anni fa. L'età del cosmo è stata misurata da dati forniti dal Planck Surveyor dell'Esa. Attualmente è la stima più attendibile.
Nei primi istanti dopo il Big Bang si svolse gran parte dell'evoluzione dell'Universo.
L'espansione dello spazio ridusse la densità e quindi la temperatura del cosmo.
Il raffreddamento consentì la formazione delle prime particelle e antiparticelle ( antimateria ) che si annichilivano immediatamente tra loro generando altra energia e fotoni.
Si stima che entro 10-6 secondi si formarono i primi quark mentre dopo 10-4 secondi i primi protoni e neutroni.
Gli elettroni nacquero con la trasformazione dei neutroni liberi in protoni.
Nota. Quando non è legato nel nucleo di un atomo, la vita di un neutrone è di circa 15 minuti (904 secondi). Al termine di questo periodo si trasforma in un protone e un elettrone nel processo di decadimento beta.
Poi si formarono i primi atomi di elio e idrogeno detti materia primordiale.
Dopo qualche anno nacquero i primi atomi stabili e la materia. La temperatura era scesa a 6000K e i fotoni non avevano più la potenza sufficiente per spezzare gli atomi o per disaccoppiare gli elettroni dai nuclei.
Le prime galassie comparvero dopo un milione di anni.
Le prime stelle si accesero 400 milioni di anni dopo per effetto della forza gravitazionale tra la materia. L'Universo era uscito dalla sua era buia ( Dark Age ).
Con le stelle si formarono anche le prime galassie e i primi ammassi stellari.
Il nostro sistema solare nacque dopo 10 miliardi di anni dal Big Bang.
Su quale ipotesi si fonda la teoria del Big Bang?
Nel 1964 venne scoperta la radiazione cosmica di fondo.
Cos'è la radiazione cosmica di fondo? E' la radiazione originata pochi istanti dopo il Big Bang. A causa delle enormi distanze e della velocità della luce, giunge soltanto oggi alla nostra vista. E' la radiazione elettromagnetica più lontana nel tempo e nello spazio che riusciamo a vedere dalla Terra.
Ci si accorse che lo spettro elettromagnetico della radiazione cosmica di fondo corrisponde a quella di un corpo nero.
E' quindi probabile che l'Universo nacque da una singolarità iniziale.
L'inizio del tempo
Con l'espansione dell'Universo ebbe inizio anche lo scorrere del tempo.
Il tempo è una grandezza relativa e collegata allo spazio. In condizioni di forte gravità il tempo scorre più lentamente ( C ).
Esempio. Vicino a un buco nero il tempo scorre più lentamente rispetto al tempo sulla Terra ( A ). Quindi, lo scorrere di 2-3 minuti vicino a un black hole potrebbero equivalere a diversi anni terrestri. Lo stesso accade sulla Terra, in scala notevomente inferiore. Lo scorrere del tempo al livlello del mare è lievemente più lento rispetto a quello in alta quota. Si parla comunque di pochi secondi in una vita...
In una singolarità come quella da cui ha avuto origine il Big Bang, il tempo era praticamente fermo.
Cosa c'era prima del Big Bang? Se il tempo è cominciato con il Big Bang, allora non esiste un periodo antecedente, non c'è un "prima" e non si può rispondere a questa domanda. Esistono comunque diverse teorie scientifiche a riguardo ( es. Universo pulsante, buchi bianchi/neri, ecc. ) ma nessuna gode del riconoscimento della comunità scientifica.
