Apprezzo molto il disegno e la pittura dato che io per primo disegno e dipingo. E i miei pittori preferiti sono Michelangelo e Salvador Dalì.
Però purtroppo non conosco aneddoti su pittori e opere d arte. Quindi parlerò d altro. Di un'altra cosa che mi appassiona : l astronomia.
Come diceva Leopardi
《La più sublime, la più nobile tra le Fisiche scienze ella è senza dubbio l'Astronomia. L'uomo s'innalza per mezzo di essa come al di sopra di sé medesimo, e giunge a capire la causa dei fenomeni più straordinari.》
Premetto che questa scienza si suddivide in molteplici branche. Ad esempio comprende la meccanica celeste, ovvero la scienza che studia il moto dei corpi celesti, l astrofisica, ovvero la scienza che studia le proprietà fisiche dei corpi celesti, oppure la cosmologia, la scienza che studia l evoluzione del cosmo nel suo insieme.
Ora farò una breve carrellata di nozioni fondamentali utili per comprendere le basi dell astronomia soprattutto in chiave cosmologica.
Dunque, l Universo (definito da wikipedia come
tutto ciò che esiste,
QUI,
《l'universo è definito come tutto ciò che esiste fisicamente. Secondo le nostre attuali conoscenze, esso consiste allora di tre elementi fondamentali: spaziotempo, energia (che comprende quantità di moto e materia) e leggi fisiche.》) si pensa sia cominciato ad esistere circa 13,7 miliardi di anni fa.
L universo osservabile (
QUI) è sostanzialmente una sfera centrata sulla Terra.
Il suo diametro è 92 miliardi di anni luce. E non circa 28 miliardi (2×13,7 miliardi) che ci si aspetterebbe valutando la sua età.
Ciò è dovuto all espansione dell Universo. Ovvero al fatto che quando noi osserviamo un oggetto distante 13 miliardi di anni luce lo vediamo com era 13 miliardi di anni fa, ma nel frattempo esso si è spostato, a causa dell espansione dell Universo, a ben 46 miliardi di anni luce di distanza da noi (quindi 2×46 miliardi = 92 miliardi).
Comunemente si parla di Big bang (
QUI) come di nascita dell Universo attraverso una grande esplosione, ma attenzione,
《L'essenza della teoria del Big Bang sta nel fatto che l'Universo si sta espandendo e raffreddando. Lei noterà che non ho detto nulla riguardo a una "esplosione". La teoria del Big Bang descrive come il nostro universo evolve e non come esso iniziò 》 P. J. E. Peebles
La teoria del big bang infatti descrive come il nostro Universo si stia espandendo e raffreddando.
Come sappiamo che l Universo si sta espandendo e dunque anche raffreddando (un gas che si espande si raffredda) ?
Edwin Hubble, nel 1929, scoprì, attraverso un fenomeno noto come red shift cosmologico (
QUI), che le galassie si allontanavano l una dall altra e tutte dalla Terra a velocità sempre maggiori tanto più erano lontane. Ovvero galassie lontanissime si allontanavano dalla Terra a velocità elevatissime, nell ordine di centinaia di migliaia di chilometri al secondo.
Questa evidenza scientifica fece ritenere che l Universo si stesse espandendo.
Ora, retrocedendo indietro con il tempo, si può pensare di vedere le galassie che anziché allontanarsi si avvicinano, sempre di più, sempre di più, fino a raggiungere uno stato super denso, circa 13,7 miliardi di anni fa, momento di comparsa del nostro Universo.
Dunque il nostro Universo quando comparve aveva temperatura e densità elevatissime. La temperatura era intorno a 10^35 kelvin (1 seguito da 35 zeri !) e la densità era di miliardi di tonnellate per centimetro cubo !
Questa fase estremamente calda e densa durò relativamente poco rispetto alla durata di vita dell Universo (13,7 miliardi di anni).
Infatti, appena dopo pochissimi istanti dalla nascita dell Universo (circa 10^-35 secondi, ovvero 1 con davanti 35 zeri), una forza, l inflazione cosmologica (
QUI), fece espandere l Universo di oltre 30 ordini di grandezza (1 seguito da trenta zeri) in frazioni infinitesimali di secondo, espandendolo molto più velocemente della luce (sì, l Universo può espandersi più velocemente della luce !) facendo così raffreddare l Universo e permettendo dunque la comparsa dei primi adroni, ovvero protoni e neutroni, che si possono formare e restare stabili solo al di sotto di una certa temperatura.
L espansione dovuta all inflazione durò poche frazioni di secondo e terminò bruscamente. Ma l Universo continuò ad espandersi, sebbene a ritmo di velocità inferiore.
Così si poté assistere al fenomeno della nucleosintesi primordiale (
QUI) ovvero la sintesi dei primi nuclei atomici. Ma solo i più leggeri, cioè idrogeno, deuterio, elio, litio. Poi la temperatura dell Universo calò così drasticamente da rendere impossibile anche la nucleosintesi e quindi la nascita di nuovi nuclei atomici.
Durante le prime migliaia di anni dalla sua nascita, l Universo era talmente denso che la radiazione elettromagnetica (la luce) non riusciva a penetrarlo ed era perciò opaco, invisibile.
Poi, a circa 380 mila anni dalla sua nascita, quando la temperatura fu sufficientemente bassa, l Universo attraversò una transizione di fase, detta di ricombinazione, durante la quale i nuclei atomici si combinarono con gli elettroni formando atomi neutri e lasciando così lo spazio alle onde elettromagnetiche di filtrare indistrubate e rendendo così l Universo trasparente alla radiazione (luce).
Il resto "fossile" di questo evento è la radiazione cosmica di fondo a microonde, o CMB (
QUI), che attualmente permea l Universo alla termperatura di 2,7 kelvin sopra lo zero assoluto.
Ora, in base alla quantità di materia/energia (precisamente in base alla sua densità) presente nell Universo, si può pensare di stimare la possibile curvatura e quindi la possibile geometria dell Universo. (
QUI).
Le possibilità sono : geometria piana, o euclidea. In essa due fotoni viaggiano in linee rette parallele. Curvatura nulla. Si espande per sempre a tasso decelerato.
Geometria sferica. In essa due fotoni convergono. La curvatura è positiva. Si espande per un breve periodo per poi ricollassare.
Geometria iperbolica, o sella. In essa due fotoni divergono. La curvatura è negativa. Si espande a velocità sempre più elevate.
Dunque, secondo le più recenti misurazioni condotte dal satellite WMAP (
QUI), l Universo avrebbe una geometria piana. Dunque ciò significa che il nostro Universo si espanderà per sempre. E che in esso, due fotoni lasciati viaggiare su linee rette parallele non convergeranno ne divergeranno mai.
Dopo qualche miliardo di anni dalla nascita dell Universo, la materia adronica, più specificamente quella brionica (protoni e neutroni), cominciò a collassare sotto il peso della gravità formando stelle, galassie, ammassi di galassie.
Nelle stelle avviene un altro fenomeno importantissimo, la nucleosintesi stellare (
QUI), ovvero il processo di formazione dei nuclei atomici più pesanti.
Le stelle sono enormi masse di gas, prevalentemente idrogeno ed elio, tal volta miliardi di volte più massiccie della Terra, che vengono riscaldate da reazioni di fusione nucleare che avvengono nel loro nucleo.
Nel nucleo stellare si formano, a causa della pressione e della temperatura (circa qualche milione di kelvin !), nuclei atomici sempre più pesanti che si stratificano progressivamente nel centro della stella.
L energia liberata da queste reazioni nucleari sotto forma di radiazione elettromagnetica (raggi gamma) alimenta di energia la stella e la pressione dei fotoni evita che la stella collassi sotto effetto della gravità.
Esistono vari cicli che tengono attiva una stella. I più noti sono il ciclo protone-protone (
QUI) e il ciclo carbonio-azoto-ossigeno (
QUI).
Quando però il combustibile esaurisce la stella attraversa vari destini, in base alla sua massa.
Le stelle più leggere, come ad esempio il nostro Sole, e che vivono di più, cioè minimo dagli 1 ai 10 miliardi di anni, dopo una fase di enorme rigonfiamento (fase di gigante rossa,
QUI), si spengono diventando sempre più piccole e fioche, trasformandosi in nane bianche (
QUI) e spegnendosi lentamente nel corso di miliardi di anni.
Se la stella è molto massiccia, nel suo nucleo inizia a produrre nuclei di elementi molto pesanti come carbonio, silicio, ossigeno... ed infine ferro.
Quando una stella inizia a produrre ferro, le reazioni di fusione nucleare anziché cedere energia inziano a richiedere energia. E questo destabilizza la stella, che dopo essere passata per una relativamente breve fase di supergigante rossa (
QUI), collassa. O meglio, il nucleo collassa. Mentre gli strati più esterni della stella esplodono verso l esterno formando la supernova (
QUI), dando così origine ad un altro fenomeno importante ovvero la nucleosintesi esplosiva (
QUI), che dà origine a tutti i nuclei atomici più pesanti del ferro, come ad esempio l oro, il piombo, o l uranio.
E che cosa accade al nucleo che collassa ?
Esso dà origine ad un fenomeno ancora poco compreso. Quando un nucleo stellare collassa, la gravità è così intensa da curvare lo spazio-tempo in modo irreversibile formando un buco nero (
QUI) ovvero un oggetto la cui velocità di fuga è superiore a quella della luce. Per questo è nero, o oscuro, proprio perché la radiazione elettromagnetica, e dunque la luce visibile, non può abbandonarlo, a causa dell intensissimo campo gravitazionale da esso prodotto.
Resta da concentrarci sugli ultimi due grandi problemi che hanno e continuano a confondere i fisici e gli astronomi: materia oscura ed energia oscura.
Esse nascono come tentativo di risoluzione, o di formalizzazione, a problemi incontrati durante le osservazioni astronomiche.
La materia oscura (
QUI) è un tipo di materia non barionica, quindi non formata da atomi, che interagisce solo gravitazionalmente ma non a livello elettromagnetico. E perciò è oscura, incapace di riflettere o interagire con onde elettromagnetiche, dunque con la luce.
Si stima che costituisca circa il 25% dell Universo osservabile e che per ogni chilogrammo di materia ordinaria, o barionica, ce ne siano almeno 5 di materia oscura.
Essa è stata presa in considerazione per risolvere l inspiegabile curva di rotazione di velocità delle galassie. Ovvero, le galassie ruotano troppo velocemente per essere composte solo dalla materia visibile. Se fossero composte solo dalla materia che vediamo si disgregherebbero a causa della forza centrifuga. Tuttavia ciò non accade. Ciò fa supporre l esistenza di ulteriore materia invisibile che tiene insieme le galassie senza farle disgregare a causa della loro velocità di rotazione.
L energia oscura (
QUI) invece è stata introdotta per risolvere tutt un altro problema, ovvero la scoperta del fatto l Universo si sta espandendo a tasso accelerato. Ovvero la velocità di espansione dell Universo continuerà a crescere fino a che sarà così elevata da separare definitivamente le galassie, poi scindere tra loro le stelle di una galassia, poi scindere i sistemi stellari, poi disgregare gli astri fino a disgregare molecole ed atomi e lasciare solo particelle fondamentali. Questo fenomeno è noto come big rip (
QUI).
Questa accelerazione è dovuta alla presenza di questa esotica forma di energia, l energia oscura.
Si stima che l energia oscura costituisca circa il 70% dell Universo osservabile.
Dunque energia oscura e materia oscura insieme costituiscono ben il 95% di tutta la materia/energia presente nell Universo osservabile.
La materia ordinaria, o barionica, quella di cui sono composti atomi e molecole, rappresenta solo il 5% di tutto l Universo osservabile !