Astronomia per tutti: volume 9 by Daniele Gasparri

autore:Daniele Gasparri
La lingua: ita
Format: azw3, mobi
pubblicato: 2013-10-30T23:00:00+00:00

Spettro della radiazione cosmica di fondo. L’universo ha una temperatura di circa 3 K, ovvero -270°C.

La radiazione cosmica di fondo rappresenta l’eco del Big Bang, l’atto iniziale di formazione dell’Universo stesso. Essa è la prova che l’Universo ha avuto un’origine da un punto e si è poi espanso come confermato dall’osservazione del redshift cosmologico delle galassie.

La radiazione che osserviamo è giustificata in modo preciso da un modello che prevede la nascita dell’Universo attraverso il Big Bang e la successiva evoluzione seguendo le semplici e ben conosciute leggi della termodinamica, come se l’Universo stesso fosse un enorme contenitore di energia e gas in espansione. In perfetto accordo con i dati teorici, la radiazione cosmica di fondo è stata emessa dall’Universo quando aveva un’età compresa tra 300.000 e 400.000 anni, al tempo in cui la materia si disaccoppiò dalla radiazione. In altre parole, l’Universo, a quel tempo giovanissimo, divenne trasparente alla radiazione, che non interagì più con la materia e fu libera di scappare e vagare senza praticamente venirne più alterata.

Al tempo del disaccoppiamento la radiazione aveva, a causa delle interazioni numerose con le particelle dell’Universo (in particolare gli elettroni), uno spettro di corpo nero perfetto, alla temperatura dell’Universo nel momento appena antecedente il disaccoppiamento. Questa temperatura era di circa 4.000 K, con un’emissione piccata nel vicino infrarosso.

Perché la radiazione cosmica di fondo ora ci appare molto più fredda? Perché il picco dello spettro si è spostato da 950 nm a 0,2 cm? Semplice: l’espansione dell’Universo ha “redshiftato” anche questa radiazione e proprio in conseguenza all’espansione esso si è gradualmente raffreddato fino alla temperatura attuale.

La radiazione cosmica di fondo rappresenta il dettaglio più giovane che possiamo osservare (attualmente) del nostro Universo.

Poiché guardando lontano nello spazio si guarda anche lontano nel tempo, non è possibile osservare a una distanza superiore a quella della radiazione cosmica di fondo, posta a circa 13,4 miliardi di anni luce.

L’Universo è sicuramente più grande, ma poiché la luce si propaga a velocità finita, noi non possiamo vedere oltre questo limite. Questo è il nostro orizzonte, limitato dall’età dell’Universo.

In questo stesso istante un osservatore posto a 13,5 miliardi di anni luce dalla Terra non vedrebbe il nostro pianeta, ma un’epoca che corrisponde al disaccoppiamento materia-radiazione. Egli osserverebbe esattamente quello che vediamo noi in questo momento nella direzione dello spazio dove dovrebbe trovarsi: la radiazione cosmica di fondo.

La simultaneità nell’Universo è un concetto molto elastico; quello che per noi è adesso diventa un istante passato per ogni altro punto dell’Universo che stiamo osservando, maggiore quanto più lontano gettiamo lo sguardo.

Negli anni novanta del secolo scorso un satellite (COBE) fu lanciato dalla NASA per studiare in dettaglio forma e distribuzione della radiazione cosmica di fondo, alla scoperta di indizi che potessero gettare uno sguardo migliore sulle proprietà dell’Universo.

E’ naturale pensare, infatti, che se la radiazione che osserviamo era fino a quel momento accoppiata alla materia, interagendo continuamente con essa, e poi ne è uscita quasi completamente inalterata, allora deve conservare le proprietà e le caratteristiche della materia a quel tempo, deve contenere gli indizi per la futura evoluzione dell’Universo.

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