Origine ed evoluzione dell'universo

La cosmologia è la scienza che si occupa dello studio dell'origine e dell'evoluzione dell'universo e della possibile esistenza di molti universi, problemi di cui gli uomini si sono sempre occupati, dalle prime civiltà fino a oggi, trovando risposte diverse nel corso dei secoli, basate sulle conoscenze dell'epoca.

Origine dell'universo

Per ricostruire il passato dell'universo, è utile partire dalle conoscenze attuali, immaginando un percorso a ritroso nel tempo.

Nel 1929 le misurazioni eseguite dall'astronomo americano E.P. Hubble (1889-1953), indicarono uno spostamento verso il rosso (red shift ) delle righe spettrali delle galassie : questo fenomeno indica che tutte le galassie si stanno allontanando e, dunque, che l'universo è in espansione; Hubble dimostrò anche che la velocità di allontanamento delle galassie è proporzionale alla loro distanza dalla Via Lattea. Pensando al passato, si deve immaginare un universo sempre più piccolo, fino a un momento lontanissimo in cui esso era enormemente contratto e tutta l'energia e la massa dell'universo erano "condensate" in una piccolissima massa di densità enorme (atomo primordiale), ipotesi formulata per la prima volta nel 1927 dall'astronomo belga G.H. Lamaitre (1894-1966).

Fu il fisico russo G. Gamow (1904-1968) che nel 1946 usò per primo il termine big bang per indicare la "grande esplosione" dell'"atomo" primordiale, le cui conseguenze sono ancora oggi evidenti attraverso l'espansione dell'universo (teoria del big-bang, o dell'universo in espansione). Secondo Gamow, l'universo primitivo era non soltanto denso, ma anche molto caldo e le reazioni nucleari nei primissimi istanti dell'evoluzione avrebbero potuto produrre tutti gli elementi chimici. L'espansione successiva ne ha provocato il raffreddamento. Le leggi della termodinamica, inoltre, ci permettono di dedurre che in passato l'universo era più concentrato e più caldo rispetto a oggi ("palla di fuoco"); solo dopo un milione di anni dal big bang si sono formati i primi atomi, che, a causa della forza gravitazionale, si sono aggregati in materia.

Una prova dell'iniziale grande esplosione (che secondo alcune stime sarebbe avvenuta circa 15 miliardi di anni fa), si ebbe nel 1965, quando due fisici americani, A.A. Penzias (1933) e R. Woodrow Wilson (1936), studiando le radio onde di provenienza cosmica, riuscirono a captare una debole radiazione (radiazione cosmica di fondo, o radiazione fossile), proveniente con la stessa intensità da tutte le direzioni dello spazio, che essi interpretarono come l'eco attuale del big bang.

Evoluzione dell'universo

A causa della "spinta" iniziale ricevuta dal big bang, l'universo è in espansione; esso, tuttavia, è soggetto anche alla forza di gravità, che ne causa la decelerazione, il cui valore dipende sia dalla quantità di materia presente nell'universo, sia dall'impulso ricevuto dalla grande esplosione iniziale. Non essendo attualmente nota l'entità di questi due fattori, gli astronomi ipotizzano per l'evoluzione futura dell'universo due diverse teorie (o modelli).

Secondo la teoria dell'universo chiuso, dopo un periodo di espansione, l'universo dovrebbe nuovamente contrarsi, fino a ridursi alla massa piccolissima di densità elevata presente al momento del big bang.

Secondo la teoria dell'universo aperto, l'universo dovrebbe continuare a espandersi indefinitamente.

Le due teorie sono oggi ugualmente attendibili, poiché non si dispone ancora di dati sperimentali a sostegno dell'una o dell'altra. Infatti, rimangono tuttora irrisolti alcuni problemi, che vogliamo qui solo ricordare, senza entrare in analisi particolareggiate, specifico campo d'indagine della fisica:

• non è noto il valore della decelerazione dell'universo;
• sono ancora incerte le stime della densità media dell'universo;
• si pone il problema della "massa mancante", poiché, in base alle osservazioni attuali, la quantità di materia presente nella Via Lattea non sarebbe sufficiente a tenere legati gravitazionalmente i corpi celesti che la compongono.