Se lo spazio e il tempo nascono dopo il Big Bang, qual è il futuro dell’Universo? Per molti anni, si era creduto che l’espansione dell’Universo dopo il Big Bang si potesse descrivere anche secondo le leggi di Newton, in un equilibrio tra l’energia di moto dell’espansione (energia cinetica) dell’Universo e la sua energia potenziale gravitazionale. L’espansione poteva essere “pulsante”, con lo spazio che si espandeva rallentando, per poi fermarsi e tornare a collassare, come un sasso lanciato in alto o un missile che ricade giù, oppure “parabolica” con la velocità che rallentava arrivando a zero verso l’infinito, o infine “iperbolica” con la velocità che rallentava di meno, conservando sempre una energia cinetica maggiore di quella gravitazionale. Nella “scheggia” di Cosmologia 12 ho mostrato i tre schemi dell’espansione.
Come distinguere tra loro? Un modo è calcolare la massa totale dell’universo e studiare sempre più velocità di galassie e gruppi di galassie lontane. Ma come sappiamo dalla “scheggia” di Cosmologia 8, più lontano guardiamo, più indietro nel tempo osserviamo le galassie del nostro Universo. Fino a circa l’anno 2000 non c’erano gli strumenti adatti ad osservare galassie molto lontane e la nostra Cosmologia osservativa era limitata all’ “Universo Locale”. Ma appena fu possibile osservare galassie molto lontane e perciò molto indietro nel tempo ci si accorse che il nostro Universo non rallenta la sua espansione, ma la accelera! Fu una scoperta che fruttò il Premio Nobel nel 2011 a Perlmutter e Schmidt, autori principali delle osservazioni.
Quale forza repulsiva può accelerare lo spazio-tempo dopo il Big Bang? Il solito Albert Einstein, nella sua teoria della Relatività Generale del 1916 non sapeva ancora che l’Universo si espandesse, perché il fatto che le galassie fossero sistemi stellari indipendenti dalla nostra Via Lattea fu dimostrato solo nel 1924, e l’espansione dell’Universo fu proposta da Lemaître nel 1927 e da Hubble nel 1929. Poiché Einstein credeva che l’Universo fosse statico, dedusse che ci doveva essere una forza che agiva in assenza di gravità, nello spazio vuoto, una “energia del vuoto”. Questa doveva essere positiva come l’energia del movimento (cinetica, che però in universo statico è uguale a zero) opposta all’energia negativa della gravità (creata dalla massa). La chiamò “costante cosmologica” ma abbandonò subito l’idea quando si scoprì l’espansione dell’Universo, definendola “il più grosso errore della mia vita”. Oggi che si conosce l’esistenza di una accelerazione, si è tornata a parlare della costante cosmica di Einstein, definendola – senza troppa fantasia – “Energia Oscura”. Quindi l’Universo non si fermerà ma andrà sempre più veloce?
Dell’energia oscura non si sa nulla, ma per spiegare le osservazioni attuali occorre che essa sia il 75% dell’Universo. Ricordo che la materia oscura di cui abbiamo parlato sarebbe il 21% e la nostra materia fatta da atomi solo il 4%. L’energia oscura ha a che fare con qualche materializzazione di particelle “esotiche”, come la materia oscura con i “wimp” o in “neutrini pesanti”, di cui si sta ancora cercando l’esistenza? Non lo sappiamo ancora ma i fisici delle particelle si stanno dando molto da fare in questi anni.
È a questo punto che, quando qualcuno mi chiede perché mi occupo di Astrobiologia, discutendo di forme di vita extraterrestri che non si sa se esistano, io rispondo: “ma l’avete mai visto un congresso di cosmologi, con equazioni teoriche complesse, con osservazioni che non le confermano, con particelle fantasiose che non sono state ancora scoperte e che rappresentano la maggior parte del Cosmo? I miei batteri extraterrestri sono più concreti.”
Disclaimer- esonero da responsabilità : Ogni riferimento a fatti o cosmologi reali è puramente casuale, e nessun cosmologo è stato maltrattato per la realizzazione di questi post. 😀
Immagini: Modello con lo spazio a 2 dimensioni e il tempo in verticale dell’evoluzione dell’Universo e digramma a torta sulla composizione del Cosmo (disegni di G. Galletta). I premi Nobel 2011 Perlmutter e Schmidt (da destra) premiati nel 2005 per la loro scoperta a “Padova Città delle Stelle”. Io sono l’ultimo a sinistra.
