Categorie: Cosmologia Curiosità
Tags: linea di vita luce Radiazione Cosmica di Fondo Spazio-Tempo
Scritto da: Vincenzo Zappalà
Commenti:38
Un universo tutto nostro */-*
Forse il mio è un timore ingiustificato, soprattutto relativamente a chi ha seguito da lungo tempo tutti gli articoli che ho scritto sull’espansione dell’Universo e sulla velocità della luce. Tuttavia, so che vi sono molti lettori silenziosi (spero che ci siano, almeno). Di loro non posso conoscere il livello conoscitivo. Ovviamente, potrei rimandarli agli articoli precedenti. Ogni tanto, però, mi viene un po’ di senso di colpa e allora mi sento trasportato a fare il punto della situazione e a cercare di spiegare certi concetti in modo ultra semplificato e anche un po’ troppo approssimativo, ma sufficiente a innescare la molla della conoscenza.
Per chiacchierare sull’argomento in questione, ho costruito, allora, un universo molto speciale, tutto “nostro”, che riesca a spiegare molto bene certe cose, sapendo, però, che è completamente sbagliato per altre faccende. Può servire? Spero di sì.
Come vedete, per definizione, ho inserito un solo asterisco dopo il titolo, ma anche un meno asterisco, proprio perché siamo a un livello inferiore alle conoscenze di base che troppo spesso immagino come ottenute. Deve essere, infatti, un articolo per TUTTI, se no non avrebbe senso costruire un universo speciale e relativamente lontano da quello vero. Non abbiate paura, però. L’universo che vado a costruire per spiegare una certa problematica non causa gravi errori di fondo. Basterebbe solo modificarlo un po’ per ottenere quello vero. Consideriamolo quindi una versione sensata e accettabile, dato che -volendo- si fa in fretta a riportarla alla sua vera essenza, senza distruggere quello che è riuscita a dimostrare.
Il nostro universo (con la u minuscola per differenziarlo da quello vero) ha sempre come origine il Big Bang. Istante dopo istante si formano le particelle, gli atomi, le molecole, le prime strutture che diventano via via sempre più complesse, proprio come succede anche in quello con la U maiuscola. Tuttavia, seguiamo solamente l’evolversi di ogni particella o -al più- gruppi di particelle che piano piano portano alle grandi strutture di oggi, le galassie.
In particolare seguiamo con particolare interesse quel gruppo di particelle che conduce alla nostra galassia, la Via Lattea (VL). Questo universo è quindi composto solo dai suoi oggetti, che vivono in modo indipendente, come tanti personaggi scorbutici e solitari. L’insieme di tutti questi attori è il nostro universo che cambia con il tempo. Perché cambia? Perché ogni personaggio nasce, diventa bambino, adolescente, adulto, fino a ciò che è oggi.
Beh… non è poi tanto diverso da quello vero? A prima vista sembrerebbe così, ma la vera differenza è che non ci interessa cosa faccia lo spazio che contiene questi oggetti. Dato che gli oggetti a partire dalla loro nascita fino all’età odierna si allontanano tra loro, è immaginabile che vi sia un espansione, ma noi la consideriamo solo come un allontanamento continuo di persone che non vogliono avere alcun contatto “fisico” tra di loro. Immaginate un gruppo di bambini che esce da scuola, l’ultimo giorno, e che poi si disperde per il mondo senza avere più contatti reciproci. Ognuno si allontana dagli altri, ma nel frattempo cresce e invecchia, costretto a essere trascinato dal tempo che passa inesorabilmente per tutti e nello stesso modo.
Consideriamo la Fig.1 e pensiamo che ogni linea rappresentata sia la vita di una creatura. Nel nostro caso non sono bambini, ma galassie. Ogni linea esce dalla “scuola” o -se preferite- dall’ospedale che ne ha visto la nascita. Ancora prima di avere la forma umana, esistono le cellule che la formeranno. Devono solo unirsi insieme e diventare un essere vivente. Tutta questa parte è ancora molto misteriosa e non sappiamo molto bene nemmeno quali particelle abbiano formato le cellule galattiche. Ci interessa poco, nel nostro universo, dato che in fondo i bimbi non si erano ancora formati.
Poco prima della nascita, però, vi è un momento in cui le cellule fondamentali che li plasmeranno si uniscono. Non sono ancora bambini veri e propri, ma si capisce già che lo diventeranno. Questo momento, lungo la vita delle nostre galassie come G1, Gn e anche VL lo chiamiamo Rumore Cosmico di Fondo (RCF). E’ il momento delle prime cellule con una forma e una struttura già abbastanza indicativa per riconoscere cosa potranno diventare. E’ un periodo di tempo cortissimo, seguito da una maggiore organizzazione di queste cellule primitive. Esse si uniscono (quelle vicine tra loro) e nel giro di qualche centinaio di milioni di anni creeranno il bambino vero e proprio: la proto galassia o quello che preferite.
La stessa cosa succede dappertutto attorno all’ospedale o alla scuola (che è poi il Big Bang). Tuttavia, l’evoluzione delle creature avviene sempre più di nascosto, in privato, dato che esse si allontanano sempre di più l’una dalle altre. Per evidenziare l’invecchiamento dei “bambini” cosmici li ho disegnati con un grigio sempre più scuro. Immaginiamo che gli adulti di oggi siano le galassie nere, tra cui la VL. Dato che sono un po’ nazionalista l’ho inserita proprio nella linea verticale, ma potevo metterla dovunque: questo tipo di universo non ha un sopra o un sotto o una linea preferenziale (ma anche quello vero).
Fin qui direi che tutto è semplicissimo e riconducibile alla vita di tutti giorni, anche se in un mondo dove ognuno fa i fatti suoi e si allontana da tutti gli altri. In effetti, al posto della linea che rappresenta la vita della Via Lattea, potevo disegnare veramente un gruppo di cellule che diventava neonato, poi bambino, quindi adolescente e infine adulto. La linea rappresenta la nostra vita al passare del tempo. Se volete estendere il concetto a un periodo più lungo, potremmo considerarla l’evoluzione della razza umana, a partire dalla scimmia o addirittura dalla prima forma di vita terrestre. Le cose non cambiano. Potremmo considerare le prime cellule come le prime forme biologiche e poi, un po’ alla volta, passare ai primi pesci, poi agli anfibi, ai dinosauri, ai mammiferi, ecc., ecc. Il processo evolutivo non cambia. La linea della galassia diventa molto simile a quelle di Fig. 2.
Torniamo all’universo. Non ci sarebbe molto altro da dire. Un galassia di mezza età vedrebbe solo se stessa e non avrebbe alcuna idea di com’era da bambina. Oltretutto le galassie non hanno nemmeno memoria. Quei piccoli esseri che si muovono su un piccolo granello che gira attorno a una stella che a sua volta gira attorno al centro della galassia ha memoria, ma è nato solo poche migliaia di anni prima. Egli si ricorda di una galassia tale e quale a quella di oggi. L’universo esisterebbe ma nessuno di noi potrebbe mai conoscerlo. Abbiamo bisogno di cambiare un po’ il nostro universo e complicarlo un pochino, pur mantenendo la u minuscola.
Ogni galassia, mentre cresce e si sviluppa nel tempo, ha a sua disposizione un mezzo per comunicare con le altre. Una specie di lampada di Aladino che, però, può essere usata una e una sola volta. All’inizio, quando le particelle non sapevano ancora esattamente cosa fare, non riuscivano a usarlo e forse nemmeno ci pensavano. Una volta, però, che le future galassie giungono al RCF si ricordano del loro strumento di comunicazione e lo usano tutte assieme. I bambini non hanno pazienza! E’ facile capire cosa sia questo strumento: la luce. Immaginiamola proprio come una torcia elettrica che illumina ciò che gli sta attorno. I bambini appena nati si divertono un sacco a illuminare ciò che li circonda, ma la cosa non è così semplice. La loro torcia non può mandare i raggi di luce ovunque, ma solo lungo certe direzioni. Al massimo può arrivare a formare un angolo di 45° rispetto alla linea di vita di ogni singola galassia (ossia la linea del tempo).
Per il nostro universo, possiamo considerare questa limitazione come un dato di fatto. In fondo stiamo raccontando una specie di favola (sarebbe mica male scriverla proprio così, chissà…). Nell’Universo (con la U maiuscola) ciò è dovuto all’espansione dello spazio che esiste tra galassia e galassia e alla velocità limitata dei fasci della torcia (ossia la velocità della luce). Ma questo lo potremo aggiungere in seguito…
Consideriamo, allora, la Fig. 3, dove le galassie non sono più così scorbutiche e solitarie. Sì, è vero si allontanano sempre di più, ma almeno riescono a comunicare, anche solo per un attimo, attraverso la loro torcia, i cui raggi più inclinati e utili sono quelli rossi che formano un angolo di 45° rispetto alla linea del tempo di ognuna di loro.
Le torce si accendono solo all’istante del RCF, dopo 380 000 anni dalla nascita delle particelle che hanno poi formato le “cellule” che hanno poi formato i bambini del RCF. Nella Fig. 3 consideriamo sei galassie che fanno del loro meglio per inviare il segnale alla Via Lattea. La bimba (a) è abbastanza vicina e il suo fascio raggiunge la Via Lattea (o quello che era a quei tempi) dolo un miliardo di anni. Beh… abbastanza in fretta. La galassia (b) è più lontana e il suo fascio impiega più tempo per arrivare a VL. Ci riesce solo dopo 4 miliardi di anni. La (c) è perfetta per quel granello di polvere e acqua che gira intorno al Sole che, a sua volta, gira intorno al centro della Via Lattea: la luce che ha inviato quando era in RCF arriva solo adesso, 13.8 miliardi di anni dopo, che è quasi uguale all’età della Via Lattea a partire dalla sua uscita dall’ospedale (Big Bang): 380 000 anni di differenza è ben poca cosa rispetto a oltre 13 miliardi di anni! La luce della galassia (d) sta ancora viaggiando.
Molto più sfortunata è invece la galassia (e). La sua luce viaggia proprio parallela alla linea di vita della nostra galassia. Può passare tutto il tempo che si vuole, ma non riuscirà mai a raggiungerla. Tuttavia, la speranza è l’ultima a morire e magari spera che qualcosa o qualcuno la devi un po’ verso destra e in futuro, più o meno lontano, riuscirà magari a comunicare con VL! Tuttavia, può anche succedere il contrario e la sua luce potrebbe essere spinta verso sinistra…
Senza speranze è invece la bimba (f). Niente riuscirà mai a far giungere la sua luce a VL. Anzi, il fascio di luce si allontana sempre di più dalla sua meta. Come possiamo chiamare l’insieme delle galassie più vicine di (e), al momento del RCF? Beh, io proporrei universo con cui è possibile prima o poi comunicare (o con il quale abbiamo già comunicato). Che frase lunga… ma, dato che la comunicazione è proprio rappresentata dalla luce e la luce è l’unica cosa che l’uomo può osservare, possiamo sintetizzarlo in universo osservabile. Attenzione, però! Questo universo è diverso dall'Universo Osservabile con cui i più smaliziati hanno già avuto a che fare. Quello è composto da tutti gli oggetti di cui teoricamente potremmo aver ricevuto la luce (indipendentemente se siamo o non siamo riusciti ad osservarli a causa degli strumenti limitati). Come dovreste ricordarvi esso aumenta a mano a mano che il tempo passa. L'universo osservabile di questo articolo si riferisce alla parte di RCF che la Via Lattea riuscirà a vedere anche nel suo futuro. Nella posizione VL della Fig. 3, l'Universo Osservabile della VL (oggi) arriva solo fino a (c), l'ultimo fotone che è riuscito a raggiungerla. Spero di non avervi confuso con quel nome... tenete presente la minuscola per capire che sono cose diverse.
Nel nostro particolare universo, abbiamo stabilito che la torcia possa essere stata accesa solo nel momento del RCF. Dopo, tutte le galassie l’hanno spenta. Ognuna è tornata alla solitudine più completa. Si sa, i bambini sono sempre i più curiosi… poi si chiudono in se stessi. In realtà nell’Universo (con la U maiuscola) le torce restano sempre accese e i percorsi della luce non sono così semplici, ma per la nostra favola basta e avanza. Anzi, potrei anche assumere che la luce della torcia viaggi perpendicolarmente alla linea di vita delle galassie o con un angolo qualsiasi, ma non troppo grande se no si rischierebbe di inviare la luce verso il passato e questo non possiamo accettarlo nemmeno nel nostro strano universo.
Ho preso 45° proprio per aiutare tutti (esperti e no) a fare il passo successivo verso l’Universo vero, quello con lo spazio in espansione e con la velocità della luce definita e finita. D’altra parte anche il nostro universo impone dei limiti alla velocità dei raggi delle torce. Più l’angolo è piccolo e più tempo impiega il raggio per arrivare a destinazione (se mai ci riesce). Questo fatto si trasformerà nel cono di luce dell’Universo. Poche parole in più che ho aggiunto per invogliare i meno esperti ad andare a leggere gli articoli più realistici (o rileggerli) e per non confondere troppo i più esperti che di queste cose stanno sorridendo.
Con l’universo che ci siamo creati, potremmo pensare che dopo il momento dell’accensione (e veloce spegnimento) delle torce luminose, tutta la comunicazione sia terminata e “chi ha dato ha dato e chi ha avuto ha avuto”. Non è assolutamente così. La Via Lattea continua a ricevere istante dopo istante la luce di qualche bimba-galassia inviata al momento del RCF. Quelle come (a) e (b) hanno già finito il loro compito, ma i raggi inviati da quelle comprese tra (c) ed (e) devono ancora raggiungerla! E la loro luce continuerà a raggiungerla per sempre: pensate a una galassia vicinissima a (e) ma un po’ più vicina: la sua luce arriverà su VL miliardi e miliardi di anni nel futuro. Se immaginiamo che ci siano infinite galassie tra (a) ed (e), la luce inviata da loro nel RCF sono sempre arrivate e continueranno sempre ad arrivare su VL. Cambia solo la zona di partenza…
Inoltre, le interazioni tra le galassie bambine e le altre galassie già adolescenti e/o adulte continuano a verificarsi.
Pensiamo alla Fig. 4, dove abbiamo considerato solo la luce inviata da (c) e da sua sorellina (c’) che sta dalla parte opposta. Mentre cercano di raggiungere l’odierna VL , possono benissimo incontrare delle galassie già adolescenti o adulte come G e G’, che evolvono lungo la loro linea di vita. Fermi tutti! Abbiamo dimostrato ciò che volevamo dimostrare fin dall’inizio!
La luce partita dal RCF attraversa una galassia più o meno matura (nata insieme a (c), ma incontrata a un’età diversa) prima di raggiungere VL. VL vede quindi la luce di (c) o (c’) deformata a causa dell’attraversamento di G o G’. Ciò che è partito prima può benissimo attraversare qualcuno che si è formato molto dopo.
Finora abbiamo trattato la situazione come lineare, sul piano del foglio. Ne segue che sembra che esistano solo due punti del RCF che possano colpirci oggi. Ciò non è, ovviamente, vero. Pensate di considerare le linee di vita nelle tre dimensioni. La stessa conclusione l’avremmo per tutte le galassie bambine che stanno lungo il cerchio rosso. Se poi riuscissimo a immaginare di passare alle quattro dimensioni (spazio più tempo) la situazione porterebbe a vedere la luce del RCF, più o meno disturbata nel suo viaggio dalle galassie intruse, su tutta una superficie che è poi l’universo apparente a un certo momento della vita di VL. Un universo, che, per come l’abbiamo costruito, è solo visibile come RCF, più o meno alterato dall’attraversamento di altre galassie più anziane.
A questo punto, basterebbe aggiungere qualche altra caratteristica e qualche altra condizione iniziale per poter passare all’Universo. Il problema di base, però, è stato dimostrato sena commettere errori concettuali.
Questo articolo potrebbe sembrare inutile. Tuttavia, chi non ne aveva bisogno lo può prendere come un piccolo ripasso o una specie di favola da raccontare ai propri bimbi o alle sorelline e ai fratellini. Chi, invece, ne aveva bisogno potrebbe iniziare a introdursi nel meraviglioso mondo dello Spazio-Tempo e -magari- avrebbe voglia di fare un passetto in più e dirigersi verso gli articoli più complessi e realistici.
Se anche solo un paio di “silenziosi” mi diranno che è servito a qualcosa ne sarei già felice. In caso contrario poco male. Spero solo di non aver creato confusione in chi già sapeva. Non credo proprio, ma fatemi sapere…
38 commenti
Grandioso Enzo come al solito, e con molta umiltà un bel ripasso ci vuole sempre!
caro SMA, beh... non era certo diretto a te... ma potrebbe servirti tra un po' per la tua bimba
Questo articolo mi ha veramente illuminato sul concetto dello spazio-tempo, più chiaro di così è impossibile. Andrò a leggere gli altri articoli. Sei un grande, grazie per la disponibilità per quelli come il sottoscritto che devono ancora macinare parecchia fisica.
grazie a te Adriano! Persone come te mi danno la gioia di scrivere e comunicare quello che sono riuscito a imparare in tanti anni di amore per il Cosmo...
Sono già alcune volte, ogni volta che si parla che lo spazio si espande più veloce della luce che volevo fare una domanda senz'altro sciocca o ingenua.
Lo 'spazio' scientificamente/astronomicamente che cosa è, come si può definirlo?
Non posso definirlo solo come distanza tra due oggetti.
Se si espande oltre la velocità della luce non può essere qualcosa di 'fisico/materiale'
Al suo 'interno' ci sono, oltre ai vari corpi 'materiali' (atomi, particelle sub atomiche, fotoni, neutrini etc.), forze, particelle virtuali che si creano e annichiliscono continuamente, stringhe. Probabilmente è formato da varie dimensioni oltre a quelle per noi standard.
Se continua ad espandersi oltre la velocità della luce la sua 'densità', se esiste, diminuisce o aumenta la 'produzione' di particelle?
Per scimmiottare Agostino 'Lo spazio: se non mi domandano che cos'è lo so, se me lo domandano non lo so.
P.S. Non tutti quelli che ti leggono ti scrivono sempre, molto probabilmente hai molti più lettori di quello che pensi.
caro Walter,
domanda da milioni di dollari. Cerco di darti quella che più mi sembra sensata per la fisica moderna. Innanzitutto, potrei dirti che è un contenitore, ma in questo modo penseresti a qualcosa che ha dimensioni o che è raffigurabile. Quindi, molto meglio dire che è il luogo o l'ambiente in cui gli oggetti acquistano dimensioni e distanze reciproche. Non è qualcosa di tangibile, ma un qualcosa che permette alle cose di assumere configurazioni esprimibili con leggi fisiche. Se riesci a vederlo in questo modo, è facilissimo capire la sua espansione. Essa, infatti, cambia solo la scala con cui le interazioni si configurano, aumentando le distanze, ad esempio. Va tenuto presente, però, che non si può separare lo spazio dal tempo. Una certa configurazione geometrica ha senso solo se vi è qualcosa che mostri la sua variazione. Uno spazio non potrebbe modificarsi se non esistesse una dimensione che glielo permettesse, ossia il tempo. Uno spazio immobile non potrebbe nemmeno essere percepito o immaginato, dato che il movimento è comprovato da tutte le leggi fisiche. Se esiste movimento deve esistere contemporaneamente sia lo spazio (luogo dove le cose si sistemano e acquistano distanze e dimensioni) che il tempo.
La densità cambia dato che la materia deve sempre essere la stessa, sia sotto forma di materia vera e propria che di energia.
Immagina della polvere i cui granuli siano posti a dieci centimetri gli uni dagli altri. Lo spazio è quella cosa che ti permette di misurarne le distanze (addirittura la loro esistenza stessa) e la sua variazione indica che queste si ingrandiscono o -quanto meno- si deformano. Per far ciò ci vuole un motore che è il tempo.
Lo spazio, quindi, può anche essere definito come la descrizione della geometria che lega ogni cosa in esso contenuta. Se questa geometria risponde a certe regole si dice che è piatto, se no può essere aperto o chiuso. Non è la forma fisica (che non può avere per definizione), ma è il modo di descrivere le configurazioni che cambia.
So che non è un concetto facile da esprimere, ma se mi viene in mente una migliore similitudine la scrivo senz'altro...
In ogni articolo che leggo c'e qualcosa che comprendo ,anche dai più difficili.
spesso qualcosa che non capisco, lo comprendo in un articolo successivo, o da un articolo che vado a rileggere. quindi per me tutti gli articoli sono utili, sia quelli che definisco facili, sia quelli difficili.
Molte grazie per la risposta, dov'erano i professori come te ai nostri tempi, sono di poco più grande (ovviamente anagraficamente) di te.
Ok, lo spazio non si può pensare come un contenitore, avrebbe un 'lato esterno' cosa che non ha senso ed è legato al tempo.
Ma, correggimi se sbaglio, penso che la 'materia' dovrebbe diminuire se è vero che anche i protoni decadono e i buchi neri 'evaporano' come dice Hawking.
Però l'espansione continua ad accelerare quindi penso che ci sia qualche cosa (energia?) che 'riempie' lo spazio, non penso che esista il vuoto assoluto o il nulla.
caro
Caro Enzo grazie mille per l'articolo e per il ripasso...
Purtroppo credo di parlare a nome di diversi lettori, anche con tanto impegno senza una matematica solida alle spalle rischiamo sempre di cadere in fallo di fronte anche a domande semplicissime come questa.
Quindi grazie perchè ci ricordi le fondamenta e ci tieni sempre in guardia!
Sarebbe quasi da proporre piu spesso: la rubrica del ripasso!
caro Walter,
la materia può anche trasformarsi in energia e viceversa. Lo sappiamo dalle stesse stelle dove la fusione dell'idrogeno regala meno massa e una parte di energia. Tuttavia, vale sempre un principio di conservazione di massa generale. Altrimenti la densità critica varierebbe continuamente. Il decadimento del protone (spontaneo ovviamente) non è ancora stato verificato, ma porterebbe comunque ad altre particelle elementari. L'evaporazione di Hawking è stata proprio introdotta per conservare l'energia e non per sbilanciarla. In ogni modo nessuno parla di spazio vuoto. Il vuoto non esiste, al limite è il vuoto quantistico in cui, per frazioni infinitesime di tempo, si può violare la conservazione dell'energia. Tuttavia, ricordiamo bene che lo spazio è qualcosa di diverso da ciò che contiene. Esso permette alla materia, all'energia, alle particelle (dato che energia e materia sono la stessa cosa) di avere una metrica. Le regole della metrica definiscono il tipo di spazio. In altre parole, allo spazio non interessa niente cosa ci sia dentro di lui: lui stabilisce solo delle regole di comportamento! Ciò che fa la materia in esso contenuta permette di risalire alla metrica che possiede. Fammi esasperare il concetto; uno spazio potrebbe anche esistere senza materia, mentre la materia non potrebbe esistere senza uno spazio.
cari ragazzi, grazie a tutti per le risposte... ma fate attenzione che quanto fatto è un riassunto "sbagliato", diretto solo a spiegare semplicemente un fenomeno che potrebbe apparire assurdo. Anche la luce deve attraversare uno spazio in espansione e quindi nasce il famoso cono di luce, che, tuttavia, non cambia le regole dell'universo semplificato che ho creato nell'articolo.
Proprio perché è lo spazio (vero Walter?!) a dilatarsi, anche la luce deve subirne le conseguenze. Non cambia la sua velocità, ma deve compiere un percorso sempre più lungo. Nasce così il vero universo osservabile (che non è una costante come nell'universo minuscolo), la sfera di Hubble e cose del genere.
Mi raccomando eh? La semplificazione "sbagliata" serve solo per un singolo problema non come spiegazione generale... per quella bisogna tornare su "Risorse" o sui libri...
Scusate, ma lungi da me creare confusione
caro Walter,
volevo aggiungere qualcosa alla tua prima domanda. Lo spazio si è forse espanso più velocemente della luce nella fase dell'inflazione. Tuttavia, la recessione tra galassie può superare la velocità della luce anche se lo spazio in generale si dilata più lentamente. La legge di Hubble dice che la velocità di allontanamento tra galassie può superare quella della luce, ma la costante di Hubble ci ricorda che l'espansione dello spazio è una costante per tutto l?universo, per un certo istante.
L'allontanamento tra galassie cresce con la distanza e la luce si trova di fronte a una velocità di recessione uguale alla sua: non può andare né avanti né indietro. Tuttavia, l'espansione dell'Universo è uguale in tutti i punti dello spazio in un certo istante. E', ancora una volta, un problema di sistema di riferimento...
Ti faccio un esempio:
prendiamo due galassie vicine, come noi e Andromeda, e immaginiamo che non vi siano movimenti propri dovuti solo alla gravità reciproca. Le due galassie stanno subendo entrambe solo l'espansione dello spazio. Non sappiamo a che velocità stiano andando, ma l'importante è che la velocità relativa tra loro sia molto piccola. La luce può andare e venire con i suoi tempi che sono appena scalfiti dall'espansione dello spazio. Nello stesso istante prendiamo, invece la Via Lattea e una galassia lontanissima. Essa si sta allontanando da noi a una velocità superiore a quella della luce e quindi la luce che cerca di raggiungerci non ci riuscirà mai (probabilmente) in quanto viene "ricacciata" indietro dalla velocità relativa di espansione che si traduce in allontanamento tra le due galassie a velocità maggiore della luce. Tuttavia, anche per quella galassia, come per noi e Andromeda, lo spazio si espande alla stessa velocità, minore della velocità della luce...
OK?
Ancora grazie.
È un po' difficile ma forse ho capito
bella enzo,ogni tua "ripetizione" e ogni articolo semplificativo è sempre oro colato.
una domanda che tira senz'altro in ballo l'espansione: allontaniamoci un pò dalla rcf,ma neanche tanto,facciamo a 3/4 miliardi di annni dal big bang: come ci apparirebbe l'universo?(a parità di strumenti visivi attuali ovviamente)
se la sua distribuzione attuale possiede ancora l’impronta originaria,l'unica cosa che ci apparirebbe diversa sarebbe la sua densità,giusto?insomma,saremmo in un universo molto più piccolo di quello odierno ma lo vederemmo decisamente più affollato attorno a noi, o no?
man mano che si sale lungo quella linea fino ad oggi,vi sono e vi saranno oggetti che ci appariranno dal nulla,che sono finalmente riusciti a fare giungere la loro luce a noi,ma ce ne
sono/saranno sempre di più che spariranno dal nostro orizzonte giusto?
Caro Enzo,
Mi stai lentamente distruggendo tutte le mie false certezze. Sto, infatti, cominciando a capire che l'Universo non è un palloncino che si gonfia, come mi sono sempre immaginato: in effetti, un palloncino avrebbe comunque una sua forma e quindi avrebbe dei contorni, sarebbe possibile definire un "fuori" e un "dentro", mentre l'Universo è il TUTTO, quindi non ha senso definirne una forma, con un fuori e un dentro.
Ho invece una domanda (so che l'avrete già sicuramente discussa in passato): se assumiamo che l'Universo si espande in maniera isotropa e che la luce si diffonde in maniera altrettanto isotropa, esiste teoricamente la possibilità di essere raggiunti dalla propria immagine del passato? O è solo roba da romanzo di fantascienza? Lo chiedo sempre per sgombrare il campo dalle "false credenze"...
dici bene Davide. Oltretutto il rumore di fondo sarebbe molto più "caldo" e visibile. Posso dire di partire tranquillo... il nostro blog è in buone mani
caro Pier,
in realtà, il palloncino è un'ottima rappresentazione, ma solo per un universo tridimensionale, in cui lo spazio è SOLO la superficie della sfera. Quel caso rende bene l'idea di finito (la superficie sferica può essere misurata) e di infinito, nel senso che non esiste un dentro e un fuori per chi si muove su una superficie sferica (occhio di non pensare come "fuori" qualcosa che sta sopra o sotto, dato che quello è il regno del tempo e non dello spazio!).
Riguardo alla seconda parte posso dirti di sì, anche se ci vorrebbe un Universo abbastanza "piccolo". Puoi leggere qui: http://www.astronomia.com/2011/08/29/l%E2%80%99avete-voluto-voi/
mavalà,grazie comunque,almeno qualche cosa l'ho capita a furia di dai e dai....quindi,sempre secondo il modello standard,almeno fino a qualche miliardo di anni di vita l'universo totale era anche quello osservabile,poi ci è progerssivamente scappato,sforando il nostro "monitor", e ci scappa sempre più vista l'accelerazione dell'espansione
ps:dai,parti che è meglio,e stacca per un pò,se no non ti lasciamo più andare via... spero per te(e per chi è con te specialmente :mrgreen:) che non hai diavolerie come tablet,connessioni volanti eccetera,se no contiunui imperterrito a scrivere e a rispondere anche in riva al mare hawaiano
OK ho capito
Mia nonna mi direbbe: ne hai mangiato tre piatti prima di capire che era polenta e non brodo
Grazie e Aloha
Caro Enzo, per caso hai già parlato qualche volta della teoria del Principio Antropico? Guarda che sono molti i tuoi ALUNNI. Quanti all'alba?
caro davide!
meno male che ci sei tu... Non mi ero accorto di aver chiamato universo osservabile qualcosa che è diverso dal ben noto Universo Osservabile. Ho aggiunto una frase nel testo per non farvi confondere. Mi devo spiegare meglio...
L'universo osservabile di questo articolo è la massima parte di universo che la VL riuscirà mai a vedere. infatti la luce di (e) arriverà alla VL solo in un tempo infinito (ossia mai). L'Universo Osservabile di VL, OGGI, corrisponde solo alla luce di (c), perché è l'ultima che è riuscita a raggiungerla. Ieri era più piccolo e domani sarà più grande.
In realtà, l'Universo Osservabile sarebbe la parte di Universo odierno delimitato dal punto raggiunto oggi dall'oggetto (e). Ossia i famosi 45 miliardi di anni luce di raggio attorno a VL.
Scusatemi, ma non volevo arrivare fino a questo punto, perchése no l'errore commesso nel considerare la luce in viaggio rettilineo non era più sostenibile. Dovevo chiamarlo in altro modo...
caro Giorgio,
mi sa di no... ne varrebbe la pena... insomma, volete proprio farmi fare gli ... straordinari!!
Ancora domani e poi trasferimento alla Malpensa e via dopodomani alle 6:20 con 25 ore di viaggio con due scali... Ce la farò, povero vecchietto???
Se riesco inserisco stasera o domattina ala prima parte del biliardo e dell'effetto Compton... Vi lascio un po' di compitini!!!
cari TUTTI!
Comunque, cosa sia l'Universo Osservabile lo trovate negli articoli pubblicati in RISORSE di astronomia.com... 
mi spiace molto per la confusione che posso aver creato con quell'universo osservabile... ma il fatto di limitare la trattazione solo al RCF e le sue approssimazioni spaventose mi hanno fanno tralasciare questa uguaglianza di nomi...
Ciao Enzo, fa buon viaggio e riposati alle Hawaii, ti aspetteremo tutti con ansia...
Giorgia
Questo articolo l'ho capito solo verso la fine, poco prima della figura 4, ma poi non ho avuto nemmeno bisogno di rileggerlo.
Grazie Enzo!
Ciao Enzo sono uno dei lettori silenziosi e i tuoi articoli sono sempre ottimi!! Grazie!
Diciamo che ci sono concetti che per chi, come me, non è un esperto di astrofisica, sono difficili da comprendere. In particolare, mi risulta difficile visualizzare anche vagamente il concetto di forma dell'Universo. Non so come lo dovrei pensare, se come una nube pressochè sferica ripiena di galassie, oppure come un palloncino vuoto sul quale sono "disegnate" le galassie. Ma in entrambi i casi, presumo che ci possa essere un "centro", proprio come sia la sfera che il palloncino hanno un centro. In questo caso, mi chiedo se sarebbe possibile puntare idealmente il dito verso il cielo stellato e dire "il centro dell'Universo è pressapoco lì". Parlo di centro dell'Universo perchè se c'è stato un Big bang, una enorme esplosione, questa deve avere avuto un centro. Se poi il tutto si è originato da una singola enorme esplosione, non capisco perchè l'Universo debba considerarsi infinito, lo sarebbe se il big bang che ha generato tutto fosse infinito, e ancora in corso. Cioè se da quel centro dell'esplosione uscisse ancora un brodo di materia ed energia destinato ad aggregarsi in atomi, e poi via via fino alle galassie.
Ho una bella confusione in testa, al proposito, insomma.
Ciao Ice,
non è possibile immaginare la forma dell'Universo in quanto esso è... infinito
Possiamo solo determinare la geometria che regna nel Cosmo, quindi sferica, iperbolica o piatta.
Non esiste un centro, in quanto essendo infinito non esiste una posizione privilegiata.
Nell'esempio del palloncino l'Universo è rappresentato SOLO dalla superficie della sfera, ovviamente è un pò difficile come rappresentazione in quando manca la terza dimensione, l'importante è non confondersi con l'interno del palloncino, in quanto faresti un mix letale di spazio/tempo
Il Big-Bang non ha avuto un centro, perché è avvenuto dappertutto. Inoltre non dovresti pensare ad esso come una enorme esplosione (anche se nei documentari ci propinano sempre questa benedetta esplosione cosmica...), ma bensì come alla creazione dello spazio/tempo.
Spero di esserti stato utile, nell'attesa che rientri il nostro mitico Enzo
@supermagoalex: Ti ringrazio per le delucidazioni. Insomma, non devo immaginare il Big Bang come la rappresentazione che ne viene fatta nei documentari TV (ovvero come una gigantesca esplosione), ma piuttosto come un fenomeno che è divampato praticamente ovunque, un po' come se, in un determinato momento, tutto quanto fosse "divampato", come se prima fosse esistito una sorta di freddo equilibrio e poi, per qualche motivo, qualcosa si sia rotto e l'equilibrio si è trasformato in spazio, tempo, materia, energia... e poi il tutto abbia iniziato a gonfiarsi, cosa che sta facendo tuttora. Credo di avere capito. o almeno spero ... Certo che questa visione rende il tutto ancora più misterioso. Forse allora il nome stesso, "Big Bang", é un po' fuorviante, perchè rende proprio l'idea di una immane esplosione. Ma è un po' quello che succede per i buchi neri, che non sono gli immensi "sciacquoni cosmici" che il nome suggerirebbe.
Infatti l'esplosione che si vede spesso in tv rende l'idea di un qualcosa che esplode all'interno di qualcos'altro, ma è un'immagine errata per quanto riguarda il Big Bang.
Penso anch'io che il termine stesso sia fuorviante, che tra l'altro venne coniato da Fred Hoyle con lo scopo di mettere in ridicolo questa teoria
Ok ho avuto solo ora il tempo di leggere attentamente e di riflettere, penso di aver capito meglio una cosa che davo per scontato ma di cui effettivamente mi mancava qualche passaggio. Una curiosità/conferma, quando si fecero fare ad Hubble le osservazioni deep field e poi ultra deep field e l'ultima nel 2012 extreme deep field l'immagine che ne ricavammo mostrava galassie giovanissime e lontanissime che già erano state classificate? Tutti oggetti che con osservazioni più tradizionali avevamo visto diciamo "qualche anno in più" oppure erano galassie mai viste. Certo probabilmente non è facile capirlo e come vedere la foto di 10 bambine a 2 anni di età e volerle associale con le rispettive fot che le rappresentano a 80 anni di età, ma in linea teorica ci potevamo essere anche noi (via lattea) in quelle immagini? Grazie!
Marco non possiamo vedere come eravamo 14 miliardi di anni fa perché la nostra luce ci arriva... subito
Inoltre utilizzando telescopi potentissimi come Hubble riesci a vedere oggetti sempre più lontani (e vecchi, ma vedendoli come erano nella loro "infanzia"), che non vedresti utilizzando telescopi normali (quindi non è che le vedresti più giovani... non le vedresti proprio).
Ok, allora ho fatto bene a chiedere perchè non c'avevo capito una mazza!
Allora... formazione delle prime galassie -> espansione dell'universo -> trascorrere del tempo -> formazione di altre galassie tra cui la nostra -> invenzione dei telescopi, vediamo la luce delle galassie vicine ma non delle più antiche perchè non sono strumenti potenti -> invenzione di hubble, osservazioni dello spazio profondo, finalmente vediamo la luce delle prime galassie.
Il tempo, e la sua inesorabile freccia, è stato creato col big-bang, insieme allo spazio che ha iniziato ad espandersi. In seguito si sono formate le prime galassie.
Penso che l'immagine dell'esplosione sia usata soltanto perché è molto semplice e intuitiva: nell'istante iniziale la densità della materia era pressoché infinita, che significa che lo Spazio aveva domensioni nulle, come un punto infinitesimo.
ho poco o niente da aggiungere; SMA è stato praticamente perfetto!!! Posso tornaree alle Hawaii....