Viviamo in una bolla di vuoto cosmico?

Viviamo in una bolla di vuoto cosmico?

di Corrado Ruscica

Corrado Ruscica ci illustra una teoria alternativa che spiega l'espansione
accelerata dell'universo...

dal libro "Idee sull'Universo"

Il fatto che viviamo oggi in un Universo spazialmente piatto è una
conseguenza del modello inflazionario che ipotizza un periodo di rapida
espansione, subito dopo il Big-Bang, durante il quale sono emerse
fluttuazioni quantistiche della densità di energia da scale subatomiche fino
alle dimensioni cosmiche. Per circa 20 anni, questo modello è stato
considerato come la teoria di punta per spiegare la struttura dell’Universo.
Infatti, l’inflazione determinò la formazione di piccole disomogeneità nella
distribuzione di materia, osservate come piccole variazioni di temperatura
nella radiazione cosmica di fondo, che hanno portato poi alla formazione
delle strutture. La gravità dovuta alla materia scura guidò successivamente
la formazione di queste strutture che vediamo oggi sottoforma di galassie e
ammassi di galassie. Però verso la metà degli anni ‘90 fu notato che il
livello dell’addensamento di materia previsto differiva da quello misurato.

Ancora peggio, l’età dell’Universo sembrava molto più giovane dell’età delle
stelle più vecchie. Fu intorno al 1995 che si capì come queste
contraddizioni sarebbero scomparse se l’energia del vuoto teneva conto di
circa 2/3 della densità critica. Dieci anni più tardi, le cose sembrarono
andare nel posto giusto. La costante cosmologica, oltre a spiegare l’attuale
accelerazione cosmica e il periodo iniziale di decelerazione, portava l’età
dell’Universo a quasi 14 miliardi di anni fa e teneva conto esattamente
della quantità di energia per ottenere una densità critica. Attualmente, i
teorici non sono in grado di sapere se questa energia provenga dal vuoto
quantistico. Il problema attuale è quello di capire perchè l’energia del
vuoto è diversa da zero e allo stesso tempo perchè è talmente piccola che i
suoi effetti sono diventati rilevanti circa 5 miliardi di anni fa.

Una ipotesi alternativa al problema dell’espansione accelerata dell’Universo
è stata avanzata di recente da Georgi Dvali secondo il quale l’esistenza
delle dimensioni extra della teoria delle stringhe potrebbe rappresentare
quel termine aggiuntivo delle equazioni della relatività che ha come effetto
appunto l’espansione accelerata. Ma forse, un’idea più radicale è che
l’energia scura non esiste affatto e che la teoria della gravità di Einstein
va rivista. Infatti, alcuni scienziati hanno avanzato di recente un’ipotesi
alternativa, diciamo più “leggera”, per spiegare l’espansione accelerata
dell’Universo.

L’idea che sta alla base di questa ipotesi riguarda l’assunzione che la
nostra posizione nella Via Lattea si trovi in una regione rappresentativa
dell’Universo. Se, ad esempio, rinunciamo al princìpio cosmologico in base
al quale l’Universo spazialmente ha densità uniforme (omogeneità) e appare
uguale in ogni direzione (isotropia), gli effetti osservati dell’espansione
accelerata dell’Universo restano ugualmente immutati? Lo scenario proposto
da George Ellis e collaboratori prevede la possibilità che la nostra
posizione sia situata in un gigantesco vuoto cosmico, o bolla cosmica, cioè
è come se vivessimo in una regione dell’Universo, non completamente priva di
materia, dove la densità media è la metà o addirittura meno rispetto alla
densità di materia totale.

Dato che l’espansione dell’Universo è funzione della quantità di materia che
determina un effetto di attrazione e perciò frena lo spaziotempo a causa
della gravità, più è vuota una regione dello spazio meno materia contiene
per rallentare l’espansione. Questo implica che il tasso di espansione
locale dell’Universo diventi maggiore che altrove e diminuisce in prossimità
dei bordi del vuoto cosmico dove gli effetti della densità di materia
diventano più significativi. Quindi, regioni dello spazio si espanderanno a
velocità diverse così come succede ai palloncini delle feste quando si
gonfiano in maniera non uniforme.

Tuttavia, secondo alcuni scienziati l’esistenza di giganteschi vuoti cosmici
sembra improbabile poiché non spiegherebbe l’uniformità della radiazione
cosmica di fondo per non parlare poi della distribuzione apparentemente
uniforme delle galassie. Nel primo caso, affinché la radiazione cosmica sia
compatibile con la presenza di una regione vuota, dovremmo assumere un vuoto
cosmico sferico e con la Terra al suo centro, mentre nel secondo caso le
osservazioni attuali non sono abbastanza profonde da escludere
definitivamente l’esistenza di un vuoto di dimensioni tali da produrre gli
effetti attribuiti all’energia scura. Certamente occorre verificare
l’esistenza o meno di queste strutture per poter discriminare se
l’espansione dell’Universo sia guidata dall’energia scura o se viviamo in un
luogo davvero speciale, cioè una gigantesca bolla cosmica. In conclusione,
fino ad oggi nessun gruppo di ricercatori ha individuato l’esistenza di un
vuoto cosmico e sembra certo che i prossimi dati del satellite Planck
potranno fissare limiti più forti sull’anisotropia della radiazione cosmica
di fondo per escludere o confermare l’esistenza di queste particolari
strutture cosmiche.

Tratto dal libro di Corrado Ruscica Idee sull'Universo (Macro Edizioni,
2010)

Da sempre l'uomo si interroga sulla natura e sulla struttura del cosmo. Come
è nato l'Universo? Che cos'è il Big Bang? Di cosa è fatto il 96%
dell'Universo? Ripercorrendo le principali tappe storiche del pensiero
scientifico, dalle prime idee sull'Universo, passando attraverso Galileo,
Newton ed Einstein, per arrivare ai nostri giorni, l'autore presenta una
rassegna di ciò che sappiamo sul macrocosmo, cioè l'Universo delle stelle e
delle galassie descritto dalla relatività generale, e sul microcosmo,
l'Universo cioè degli atomi e delle particelle elementari descritto invece
dalla meccanica quantistica.

Nonostante siano stati fatti passi da gigante negli ultimi 50 anni nel campo
della tecnologia, tuttavia rimangono alcuni misteri da risolvere e gli
scienziati non sanno ancora dare una spiegazione definitiva di cosa sia la
materia scura o l'energia scura. Quale sarà il destino dell'Universo?

L'espansione cosmica continuerà per sempre o la gravità avrà il sopravvento?
E poi, esistono altri universi vicini, al di fuori del nostro Universo, tra
loro interconnessi in una sorta di albero cosmico?

Una parte del testo viene dedicata all'approfondimento di questi e di altri
temi e si discutono alcuni modelli e teorie che tentano di spiegare i
fenomeni fisici che si ritiene siano avvenuti nei primissimi istanti di vita
dell'Universo fino a spingersi al di là della singolarità iniziale per
capire se c'era qualcosa prima del Big Bang. Infine, ci chiediamo se sarà
proprio la teoria delle stringhe che ci permetterà un giorno di realizzare
il sogno di Einstein.

Forse le risposte stanno dietro l'angolo e si spera che con l'esperimento
dell'LHC si apra un nuovo orizzonte dove gli scienziati tenteranno di
esplorare situazioni fisiche del tutto sconosciute e dove essi cercheranno
di capire il perchè e cosa c’è dietro tutto ciò che ci circonda.

Ebook - Idee sull'Universo
Da Galileo ai nostri giorni
Autore: Corrado Ruscica
Editore: Macro E-book
Data pubblicazione: Luglio 2010
Tipo: File digitale (Ebook)
Pagine: 187
Formato: Ebook in Formato Elettronico PDF - No carta
http://www.macrolibrarsi.it/ebooks/e-book-idee-sull-universo.php?pn=1567