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martedì 11 ottobre 2011

Un Universo in espansione accelerata, il Premio Nobel 2011 per la fisica!

(Immagine, credit WMAP Science Team, NASA)

NEWS SPAZIO :- Immaginate di guardare il nostro Universo dall'esterno. Viaggiate con la fantasia a bordo di un'astronave - forse dovreste chiamarla "Uninave" - e posizionatevi molto al di fuori di tutto ciò che costituisce il nostro spazio, diciamo a 50-60 miliardi di anni luce da qui.
Vedrete una sfera con raggio di circa 13,7 miliardi di anni luce, il cui centro è il punto in cui avvenne il Big Bang, per l'appunto 13,7 miliardi di anni fa.

Se immaginate di poter davvero guardare l'Universo dall'esterno allora potete benissimo immaginare di avere anche una supervista e vi renderete conto che la sfera che state osservando non è immobile ma sta crescendo, si sta espandendo come una palla che viene gonfiata.

E non è tutto! I vostri super sensi vi faranno certamente percepire anche un'altra cosa davvero eccezionale, che la palla viene gonfiata sempre più velocemente, cioè che l'espansione dell'Universo sta accelerando!



Questa è la scoperta che ha portato tre astronomi a ricevere il premio Nobel 2011 per la fisica: Saul Perlmutter (Lawrence Berkeley National Laboratory a Berkeley, California), Brian P. Schmidt (Australian National University a Weston Creek, Australia) ed Adam G. Riess (Space Telescope Science Institute e Johns Hopkins University a Baltimore, Maryland, USA).

La loro scoperta si basa fondamentalmente sul loro lavoro di Spettroscopia utilizzando l'Osservatorio W. M. Keck in cima al monte Mauna Kea (Big Island of Hawaii) tra il 1995 ed il 1997 ed in particolare mediante lo spettreografo LRIS.

Metà del premio di 10 milioni di Corone Svedesi (1,4 milioni di USD) della Royal Swedish Academy of Sciences va a Perlmutter come capo del progetto Supernova Cosmology Project. Schmidt e Riess si dividono l'altra metà del premio in qualità rispettivamente di responsabile del progetto High-z Supernova Search Team e di autore principale di un articolo pubblicato nel 1998 su The Astronomical Journal.

I due gruppi di scienziati in competizione tra loro arrivarono alle stesse conclusioni indipendentemente, studiando le più distanti supernove di tipo "Ia", che sono il risultato delle esplosioni stellari che avvengono al termine della vita di particolari stelle, le nane bianche. Queste esplosioni sono così luminose da poter essere osservate da enormi distanze, letteralmente galattiche.

Questo tipo di supernove sono considerate dagli astronomi come "Standard Candles", cioè oggetti celesti con una quantità di luminosità nota, determinata sulla base di specifiche caratteristiche della stella stessa.
La quantità di luce osservata sulla Terra fornisce quindi un'indicazione della loro distanza ed ogni sua variazione consente di determinarne lo stato di quiete o di moto verso di noi oppure in allontanamento da noi. Mediante la spettroscopia è possibile determinare anche il valore della velocità di movimento.

Nel 1929 l'astronomo Edwin Hubble, osservando alcune galassie distanti, determinò che esse si stavano allontanando dalla Terra con una velocità abbastanza elevata e proporzionale alla loro distanza da noi. Più lontane si trovavano e maggiore era la velocità relativa di allontanamento dalla Terra. Ciò ha portato, in seguito anche a successive conferme, alla scoperta che l'Universo si stà espandendo.
La domanda a cui dare risposta però era se tale espansione sarebbe continuata indefinitamente oppure se ad un certo punto questa avrebbe rallentato per poi arrestarsi e magari far iniziare una fase di contrazione dell'Universo, in un ciclo di espansione-contrazione.

Ebbene, il Nobel recentemente assegnato porta l'attenzione su questo affascinante campo di studi. Analizzando lo spettro della luce proveniente dalle supernove di tipo Ia gli astronomi si aspettavano di trovare che le supernove più lontane avessero una velocità minore rispetto a quelle più vicine.

Invece era tutto l'opposto. Entrambi i gruppi di ricerca trovarono che le supernove più lontane si stavano muovendo con velocità maggiore, stavano cioè accelerando. In altre parole l'Universo è destinato ad espandersi sempre più velocemente, all'infinito.

L'accelerazione dell'espansione del nostro Universo venne pubblicata per la prima volta nel 1998 e confermata successivamente dai due team di astronomi.

Si ritiene che dietro a tale accelerazione vi sia l'azione di una forma di energia ancora sconosciuta, detta per l'appunto "energia oscura". E questa, come potete certamente immaginare, è diventata una delle più importanti aree di studio della fisica astronomica.

18 commenti:

  1. Gravitazione,elettromagnetismo,interazione debole,interazione forte.Su queste forze, bene o male, sappiamo qualcosa, ma la quint'essenza, cioè la forza che permette l'espanzione accellerata del nostro universo(quindi la più forte di tutte), non sappiamo nulla. Anzi, sappiamo una cosa sola: esiste.

    Sergio, come possiamo osservare questa forza? come possiamo misurarla? in pratica, come possiamo studiarla?

    Grazie, come sempre, per i tuoi articoli e per le tue semplici spiegazioni.

    Pitagora 5

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  2. L'universo si espande ad una velocità sempre maggiore per mezzo di quella che se non erro viene definita energia oscura;il confine, che si trova ovviamente ad una distanza semplicemente inimmagginabile...è il confine con cosa? Voglio dire aldilà di questo confine non esisterebbe nè spazio e nè tempo...o sbaglio?

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  3. @Pitagora 5: l'energia oscura è al momento qualcosa di teorizzato solamente. Introducendo tale concetto gli scienziati hanno osservato che le teorie continuavano ad avere senso. Studiarla, osservarla e comprenderla è oggetto di studio della cosmologia.

    @Marco: quello che tu chiami 'confine' potrebbe essere semplicemente la superficie della sfera-Universo che si espande in uno spazio-tempo... Ma siamo certamente a livello di ipotesi.

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  4. Se noi fossimo gli atomi che compongono un pianeta..penseremmo la stessa cosa.

    Oltre il confine..vi saranno altre sfere in espansione..

    E cosi' via dall'infinitamente piccolo all'infinitamente grande.

    LA Grande Domanda semmai è : Perchè tutto ciò?

    :D

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  5. Sergio ti sei dimenticato di aggiungere che non tutti gli astrofisici concordano con tale tesi (tra cui la nostra Hack)...

    http://www.corriere.it/scienze_e_tecnologie/11_ottobre_04/hack-fisica_b632c072-ee86-11e0-a09e-1525768cac3d.shtml

    LUCIA

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  6. Ho letto da qualche parte che stando a questa teoria la velocità di espansione dell'universo, sempre in accellerazione, era, fino alla scoperta della velocità superluminale dei neutrini l'unico elemento che viaggiasse e che potesse viaggiare più velocemente della luce...e di gran lunga più velocemente...accidenti...che strana questa energia oscura...

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  7. Più si espande e più rarefatto diventa l'ambiente e minore la forza di gravità del resto della massa, quindi perchè dovrebbe rallentare.
    Questa è la mia opinione
    Renzo

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  8. Sarebbe bello sapere DOVE accade tutto ciò?

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  9. @Giorgio: anch'io accarezzo da tempo l'idea di altre sfere in espansione... secondo me ha molto senso!

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  10. @Lucia: nello scrivere il post ho semplicemente presentato il premio Nobel 2011 per la fisica e questo è un fatto.
    Che poi nella comunità scientifica vi siano scettici questo è di per sé un bene perché stimola alla verifica.
    Quello che mi suona un po' strano è che i lavori che hanno portato al Nobel risalgono al 1997 e da allora "gli scettici" ne hanno avuto di tempo per verificare/confutare i risultati di Perlmutter, Schmidt e Riess.
    Dire semplicemente "Non sono sicura dei risultati... da ricontrollare con strumenti migliori..." secondo me non aggiunge nulla di scientifico alla discussione.
    Il metodo scientifico per sua natura si basa proprio su fatti verificabili, non su parole, ma il mondo della carta stampata è un'altra cosa.

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  11. Questa accellerazione sempre più veloce non mi convince del tutto.
    Lo spazio non è completamente vuoto e date le enorme distanze in questione, anche 1 atomo per km3 alla fine crea un effetto di assorbimento delle alte frequenze con la conseguenza abbondanza di quelle rosse che ci portano a sovrastimare le velocità e l'accellerazione.
    Io credo che la formula e=mc2 ponga dei limiti insuperabili alla velocità che si possa raggiungere e quindi non potrà mai essere infinita, perchè così anche la massa dell'oggetto diventerebbe infinita con la conseguente forza gravitazionale.
    Cosa ne pensate ?

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    1. materia pensante che ha preso coscienza d'esistere6 febbraio 2012 00:54

      la materia oscura e l'energia oscura non sono altro che la materia e l'energia che non riusciamo a vedere ancora con i mezzi attualmente a disposizione,come poi si vedrà e si capirà, molta materia e energia avuta origine dall'esplosione che non è visibile sarà quella che contrasterà dapprima l'accelerazione attuale dell'universo e poi la stessa espansione in quanto proprio la materia oscura con la propria massa e con la sua energia permetterà prima di inglobare la materia visibile attraverso i buchi neri e solo successivamente,quest'ultimi con la loro stessa attrazione-fusione raggiungeranno quella massa ed energia critica per una nuova esplosione per un nuovo universo.

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  12. Da quando ho avuto notizia di questo controintuitivo fenomeno, così come è controintuitiva spesso la fisica quantistica, mi è subito venuto naturale metterlo in relazione con l'entropia e la graduale degradazione che l'energia dell'universo subisce nel tempo. Processo di degradazione entropica che avviene violento nelle stelle dove la massa viene convertita subitaneamente in energia e sparata nello spazio circostante sottoforma di raggi gamma che bombardano i corpi circostanti. Che ne pensate?
    biagio

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  13. Allah dice nel Corano (rivelato 1400 anni fa):

    وَالسَّمَاءَ بَنَيْنَاهَا بِأَيْدٍ وَإِنَّا لَمُوسِعُونَ

    "e i cieli li abbiamo creati con le nostre mani e li espandiamo" (capitolo ad-dhariyat:47)

    Nel Corano c'è scritto che l'universo è in continua espansione dato che il verbo usato è quello che in inglese chiamano "present continuous" ovvero è una cosa che in fase di attuazione.

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  14. E' stata stimata la velocità di espansione e l'accelerazione dell'universo?

    Riporto una frase dell'articolo "In altre parole l'Universo è destinato ad espandersi sempre più velocemente, all'infinito." Questa è una deduzione 'intuitiva' quindi, per rifarmi al mio commento precedente, è sbagliata :)
    Anzi se la mia ingenua ipotesi di cui sopra avesse fondamento l'accelerazione si arresterebbe qundo si sarebbero consumate le reazioni nucleari nelle stelle.
    Rea Biagio

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  15. venezia 8 marzo 20138 marzo 2013 11:54

    mi sembra possibile l'idea di rea biagio .
    l'universo si sta espamdendo e la sua velocità di espansione viene implementata dalla trasformazione della materia in energia che avviene continuamente nelle stelle.
    la domanda è :ad un universo statico teorico viene fornita una notevole quantità di energia.questo provoca una espansione dello stesso?
    silvano

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  16. E’ oggettivamente difficile accettare un Universo in espansione che contemporaneamente mostra proprietà attrattive/collassanti a livello globale, in forma di gravità. E recenti misurazioni su supernove lontane Ia, utilizzate come candele standard, hanno dimostrato che l’Universo sta effettivamente accelerando, fatto questo che è contro la teoria della nostra presunta attuale espansione post Big Bang, in quanto, dopo che l’effetto di una esplosione è cessato, le schegge proiettate si propagano, sì, in espansione, ma devono farlo ovviamente rallentando, non accelerando.
    Insomma, se la materia mostra attrazione reciproca in forma di gravità, allora siamo in un Universo armonico oscillante in fase di contrazione, che si sta contraendo tutto verso un punto comune che è il centro di massa di tutto l’Universo. Forse, al momento, ogni osservatore può essere il centro.
    Infatti, l’accelerare verso il centro di massa ed il mostrare proprietà attrattive gravitazionali sono due facce della stessa medaglia. Inoltre, tutta la materia intorno a noi mostra di voler collassare: se ho una penna in mano e la lascio, essa cade, dimostrandomi che vuole collassare; poi, la Luna vuole collassare nella Terra, la Terra vuole collassare nel Sole, il Sole nel centro della Via Lattea, la Via Lattea nel centro del suo ammasso e così via, e, dunque, anche tutto l’Universo collassa. No?
    Ma allora come si spiegherebbe che vediamo la materia lontana, intorno a noi, allontanarsi e non avvicinarsi? Beh, facile: se tre paracadutisti si lanciano in successione da una certa quota, tutti e tre stanno cadendo verso il centro della Terra, dove poi idealmente si incontreranno, ma il secondo paracadutista, cioè quello che sta in mezzo, se guarda in avanti, vede il primo che si allontana da lui, in quanto ha una velocità maggiore, poiché si è buttato prima, mentre se guarda indietro verso il terzo, vede anche questi allontanarsi, in quanto il secondo, che sta facendo tali rilevamenti, si è lanciato prima del terzo, e dunque ha una velocità maggiore e si allontana dunque pure da lui. Allora, pur convergendo tutti, in accelerazione, verso un punto comune, si vedono tutti allontanarsi reciprocamente. Hubble era un po’ come il secondo paracadutista che fa qui i rilevamenti. Solo che non si accorse dell’esistenza della accelerazione di contrazione come background.
    A tale scenario, ogni tanto, oppongono l’obiezione secondo cui per due paracadutisti perfettamente paralleli, ossia uno di fianco all’altro, l’allontanamento non ci sarebbe. Beh, questa è una situazione limite che è la classica eccezione che conferma la regola. Nella Legge di Hubble per l’Universo in espansione, invece, le eccezioni manco si contano e la Legge di Hubble è violata quotidianamente!

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    1. Sarebbe davvero affascinante se esistesse un centro dell'universo come riferimento, oppure non necessariamente lo stesso, dove è scaturito il Big Bang, ma al momento come sostieni non è possibile determinare nessuno di questi due centri gravitazionali.
      L'ipotetica missione scientifica interstellare alla ricerca di quel centro galattico sarebbe la più affascinate ed inquietante che l'uomo abbia mai intrapreso.
      Siamo solo all'inizio in questo viaggio conoscitivo di ciò che ci circonda, chissà quali teorie verranno confutate e quali rafforzate dalla ricerca nei prossimi 100 anni!

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