Big Bang o Big Bounce: l’origine dell’Universo tutta in dieci minuti

La storia dell’universo racchiusa in un timelapse di 10 minuti, in cui vediamo scorrere tutta la storia del cosmo.

Questo video mostra l’intera evoluzione dell’universo, durata finora quasi 14 miliardi di anni. Ogni secondo di video corrisponde a 22 milioni di anni.

Come tutto ebbe inizio

La descrizione fisica dell’origine dell’Universo è offerta dalla teoria “Big Bang”, secondo la quale circa 15 miliardi di anni fa tutta la massa e l’energia di cui era costituito l’ Universo osservabile erano contenute in un volume pari a quello di un pompelmo. Un secondo dopo l’ inizio del espansione l’ Universo è costituito da una miscela di particelle elementari tra cui protoni, elettroni, fotoni, neutrini che costituiscono il suo contenuto di materia ed energia. La temperatura dell’Universo è elevatissima. In queste condizioni possono avvenire i processi che portano alla formazione dei nuclei degli atomi più leggeri. Dopo la formazione degli elementi leggeri, la distribuzione della materia dell’Universo in espansione porta alla formazione di grandi strutture: galassie e ammassi di galassie. La dinamica del processo ha portato alla formazione di galassie di vario tipo, tra cui quelle a spirale di cui è un esempio la Via Lattea. La distribuzione non uniforme di gas, all’interno delle galassie , dà luogo a più centri di condensazione del gas primordiale: le nebulose. Nella regione circostante ogni centro si formeranno le future stelle. All’aumentare della densità della nebulosa, cresce anche la sua temperatura. Quando il nucleo raggiunge dieci milioni di gradi si innescano le reazioni termonucleari. 

Illustrazione: il Big Bang, l’inflazione e l’espansione dell’Universo.

E alla fine arriva l’uomo

La Terra si forma circa 4,6 miliardi di anni fa. I primi reperti fossili di semplici forme viventi unicellulari risalgono a 3,5 miliardi di anni fa. Le condizioni della Terra nel primo miliardo di anni di vita erano decisamente inospitali. La temperatura era certamente più alta; esisteva una crosta terrestre che, inizialmente fusa, andava progressivamente raffreddandosi e solidificandosi a causa di piogge torrenziali. Di certo esisteva anche un oceano, probabilmente di composizione simile a quella di oggi, ma più piccolo e più caldo di quello attuale , e alimentato dalle piogge. Le formazioni vulcaniche erano sicuramente più numerose e attive di quelle odierne e in loro prossimità la temperatura era particolarmente elevata. Molto probabilmente la Terra era anche oggetto di un costante bombardamento di meteoriti ed asteroidi, alcuni anche di grandi proporzioni, tali per cui il calore liberato nell’impatto di qualcuno di essi potrebbe avere portato ad ebollizione l’ oceano primitivo. Nel 1953, Stanley Miller, un neolaureato dell’Università di Chicago, effettua il primo esperimento ideato per far luce sulle reazioni chimiche che si svolgevano sulla Terra primitiva e che potevano averla arricchita di composti prebiotici. Egli riproduce in laboratorio quelle che si riteneva fossero le condizioni della Terra primitiva. In un pallone di vetro introduce ammoniaca, metano e idrogeno, ritenuti i costituenti dell’atmosfera;inoltre acqua , come a simulare l’oceano primigenio. Una serpentina fa bollire l’ acqua dell’oceano, mentre un generatore di scariche elettriche produce “fulmini” quali fonte di energia necessaria per la sintesi di composti biologici: in particolare quattro amminoacidi normalmente presenti nelle proteine; inoltre acido acetico, acido lattico e urea. Nelle condizioni della Terra primordiale si è dimostrato possibile ottenere alcuni dei composti organici fondamentali che si trovano in tutti gli esseri viventi, ma nessun assemblaggio complesso dei medesimi che possa assomigliare ad un organismo.

Big Bang o Bounce?

Quella dell’inflazione primordiale è un’idea condivisa da buona parte della comunità scientifica perché dà modo di spiegare alcune caratteristiche e proprietà dell’Universo attuale. Non è però l’unico modello: ve ne sono altri che sembrano poter spiegare quel che avvenne agli inizi del tempo e dello spazio. Sono modelli definiti “secondari“, ma non possono essere ignorati. In almeno un modello alternativo all’inflazione cosmica, l’Universo che precedeva il Big Bang si stava contraendo. Se così fosse, il Big Bang diventa un momento dell’evoluzione di quello che i cosmologi chiamano Big Bounce: è l’ipotesi avanzata dal fisico Martin Bojowald nel 2007, che sostiene l’idea che l’Universo attuale sia il risultato di una espansione avvenuta dopo la contrazione dell’universo precedente. La questione non è “chi ha ragione”, ma quale modello ci permette di interpretare più correttamente l’Universo, ed è questa la chiave di volta per comprendere sia il dibattito scientifico in corso, sia studi decisamente complessi. Gli scienziati cercano dunque indizi che permettano di far pendere la bilancia a favore dell’una o dell’altra ipotesi, inflazione oppure Big Bounce, con un metodo che dovrebbe permettere di verificare se realmente ci fu un’inflazione cosmica. Tra le tante difficoltà per chi si trova a studiare questa fase dell’Universo, la principale è forse quella di stimare le dimensioni dell’Universo primordiale. I ricercatori hanno ipotizzato l’esistenza di un “modello oscillatorio della distribuzione della materia nel cosmo” che potrebbe orientare la scienza tra inflazione e scenari alternativi.

Illustrazione: questa potrebbe essere la rappresentazione concettuale di un Universo ciclico.

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