06 - Le Origini dell'Universo: i primi 20 minuti (parte 2)

[Red Hanuman]

Ciao,
innazittutto desidero ringraziare e fare i complimenti a Francesca per questi bellissimi articoli sull'universo.

Ho appena terminato di leggere i due articoli inerenti i primi 20 minuti dell'Universo e mi è sorto il seguente dubbio: i primo fotoni che hanno potuto viaggiare nell'universo (dopo ca. 350.000 anni, giusto?) dove termineranno il loro viaggio? E cosa gli succederà al termina del loro viaggio?

Stefano

I primi fotoni che hanno potuto procedere senza essere assorbiti dalla materia che era presente nell'universo sono quelli presenti quando esso si raffreddò a sufficienza da permettere il legame degli elettroni coi protoni, cioè più o meno dopo 380 mila anni dalla nascita dell'universo. Fino ad allora, i fotoni presenti interagivano continuamente con gli elettroni, e l'universo risultava opaco (età oscura o opaca). Sono gli stessi fotoni che percepiamo oggi sotto forma di radiazione cosmica di fondo (CMBR), e continueranno il loro percorso indefinitamente, fino a essere completamente assorbiti o ad essere talmente deboli da non essere percepibili (a causa dell'espansione dell'universo).

Ciao SVelo, sai perchè mi sono fatto questa domanda?
Sono partito dal presupposto che lo spazio è il luogo dove i fotoni possono "scorazzare"i (tra l'altro come viaggiano i fotoni? Di moto rettilineo?). E noi sappiamo che lo spazio è finito; infatti si parla di confini, in espansione, del nostro Universo. Quindi, mi sto immaginando un fotone che, arrivato ai confini dello spazio, sia a fine corsa. In tal caso, lì cosa succede?


Sono quasi certo che il mio ragionamento, basandosi "...sulle regole assegnate a questa parte di universo al nostro sistema solare", come mi ricorda Battiato nella sua canzone "Ucelli", non sia corretto. Sono però curioso di ricevere una spiegazione a questo mio dubbio da parte qualche espero in materia


Stefano

I fotoni viaggiano generalmente di moto rettilineo, a meno che non vengano deviati da corpi massivi per via della RG (vedi lenti gravitazionali).
Lo spazio è si finito, ma senza confini. Per intenderci è come se lo spazio fosse la superficie di una sfera, da cui non possiamo staccarci ed uscire: non troveremmo mai la fine dello spazio, ne un centro dello stesso, ma di fatto è finito. Sembra un paradosso, ma è così.
Senza l'espansione dell'universo, i fotoni potrebbero compiere un "giro completo" dell'universo, e tornare a noi. Con l'espansione, non sarà mai possibile, a meno che il tasso di espansione in un secondo non sia inferiore allo spazio percorribile della luce.

Ho dedotto che lo spazio dovesse avere dei confini sulla base di questo passaggio riportato nel primo articolo sull'Universo:


"Pensiamo allora al Big Bang come...Un inizio in cui è stato generato il tessuto dello spazio che ha iniziato ad espandersi, portando con sé la materia e l’energia. Un’espansione che continua ancora oggi. E man mano che si espande, ..."


e anche sulla base di questa precisazione fatta da Red Hanuman:


" Lo spazio si può espandere come e quanto vuole, cio che si muove al suo interno può muoversi solo alla velocità della luce."


Vediamo cosa dicono gli esperti.


Ciao

Lo spazio si espande, ma non in qualcosa. Lo spazio si CREA in ogni istante, e l'espansione avviene in questo modo. Al di fuori dello spazio, per quanto ne sappiamo, non c'è NULLA, quindi non esistono confini in questo senso. In QUESTO senso è infinito, pur essendo limitato.

[FreSte]

Grazie Red Hanuman,
Spiegazione chiarissima e che ha risposto ai miei dubbi!
Adesso soddisfatto, e passo a leggere i successivi articoli sull'origine dell'universo.
Stefano

[Francesca Diodati]

Non mi risulta che lo spazio abbia dei confini, ma, in realtà, quest'argomento mi ha sempre e da sempre lasciata con innumerevoli incomprensioni, quindi mi fermo qui Forse è il caso di interpellare @Francesca Diodati e @Red Hanuman

Molto meglio @Red Hanuman!

[Francesca Diodati]

Ciao,
innazittutto desidero ringraziare e fare i complimenti a Francesca per questi bellissimi articoli sull'universo.

Ho appena terminato di leggere i due articoli inerenti i primi 20 minuti dell'Universo e mi è sorto il seguente dubbio: i primo fotoni che hanno potuto viaggiare nell'universo (dopo ca. 350.000 anni, giusto?) dove termineranno il loro viaggio? E cosa gli succederà al termina del loro viaggio?

Stefano

Ciao Stefano! Ti ringrazio per le tue bellissime parole. Grazie anche per le tue domande, che centrano in pieno il paradosso della forma e della natura dell'Universo.
Quando ci chiediamo cosa succederà a questi fotoni, la risposta è anche la loro nesorabile perdita di temperatura, man mano che il cosmo si espande e la loro lunghezza d'onda si allunga. Ci sarà un tempo, nel remoto futuro, nel quale la voce di questi fotoni non sarà più percepibile, in quanto troppo flebile.

[FreSte]

. Ci sarà un tempo, nel remoto futuro, nel quale la voce di questi fotoni non sarà più percepibile, in quanto troppo flebile.

È questo, a noi appassionati del cielo, fantasticando con un pizzico di romanticismo sulla storia passata di questi "nostri avi", e cosa li aspetta in un remoto futuro... dispiace tantissimo

[Francesca Diodati]

È questo, a noi appassionati del cielo, fantasticando con un pizzico di romanticismo sulla storia passata di questi "nostri avi", e cosa li aspetta in un remoto futuro... dispiace tantissimo

Assolutamente sì! :( Chi vivrà in quel remoto futuro non avrà sotto mano le evidenze del Big Bang che abbiamo noi, anche perché le galassie saranno così lontane le une dalle altre che sarà difficile studiare il comportamento del cosmo

[IlFeroceSaladino]

Per intenderci è come se lo spazio fosse la superficie di una sfera, da cui non possiamo staccarci ed uscire: non troveremmo mai la fine dello spazio, ne un centro dello stesso, ma di fatto è finito. Sembra un paradosso, ma è così.
Senza l'espansione dell'universo, i fotoni potrebbero compiere un "giro completo" dell'universo, e tornare a noi. Con l'espansione, non sarà mai possibile, a meno che il tasso di espansione in un secondo non sia inferiore allo spazio percorribile della luce

Ciao a tutti, questo è un argomento che mi appassiona tantissimo. Da quello che capisco la forma dell’universo, il valore del parametro di densità Omega è il destino dell’universo (Big Crunch o Big Freeze) sono ancora in discussione. Se non sappiamo quindi se l’universo è aperto o chiuso, quando nella descrizione dei primi momenti dell’universo si parla di diametro dell’universo a cosa ci si riferisce? Più in generale se l’universo è aperto come faceva ad essere piccolo e poi ad essersi espanso??

Lo spazio è si finito, ma senza confini. Per intenderci è come se lo spazio fosse la superficie di una sfera, da cui non possiamo staccarci ed uscire: non troveremmo mai la fine dello spazio, ne un centro dello stesso, ma di fatto è finito.

Io qui ho un dubbio “cosmico”. Detto che l’universo è senza confini, se sia aperto o chiuso dipende dalla sua curvatura, che a sua volta dipende dal valore del parametro di densità Ω.

Ora, come fa un universo aperto ad essere compatibile con il Big Bang? Se è aperto cosa vuol dire ad esempio che la sua dimensione era di 10-33 cm al tempo di Planck? Se l’universo fosse chiuso ad esempio in una ipersfera, l’analogia in 2D del palloncino che si gonfia è intuitiva. Ma se l’universo è ad esempio piatto (Ω=1) come faceva ad essere compreso in uno spazio piccolo a piacere?

[Red Hanuman]

@IlFeroceSaladino, le condizioni dell'universo alle origini come le descriviamo ora sono estrapolazioni delle leggi fisiche ora note.
E' chiaro che, se tutta la materia era condensata nel punto da cui si è generato l'universo al BB, la curvatura dell'universo doveva essere infinita, poiché Omega era infinito.
Cosa vuol dire tutto questo? Che significa curvatura infinita, e come ne siamo usciti? Ancora non siamo riusciti a comprenderlo ed a descriverlo. Il solo fatto di avere valori infiniti presuppone un errore nelle formule usate ed una loro mancanza di consistenza in quelle condizioni.

Però, possiamo dire che sicuramente la curvatura dell'universo è cambiata ( se cambia la densità, cambia la curvatura), e che in un certo momento poteva benissimo essere quella di una sfera con un dato diametro.
Le cause dell'espansione dell' universo (e dalla sua inflazione iniziale) sono ancora in via di determinazione, anche se alcune idee possiamo farcele (campo inflazionario, fluttuazioni quantistiche, campo di Higgs).

Ci sono comunque ancora molte cose da chiarire...