L'Universo per tutti
()
Info su questo ebook
Cimentarsi con la Cosmologia, con la pretesa di raccontarla senza entrare in un linguaggio scientifico troppo complicato e quindi incomprensibile per i non addetti ai lavori, è sicuramente una im pre sa estre ma men te difficile, ma pro prio per questo l’idea di affrontare un argomento così complesso con il fine di raccontarlo in maniera semplice è una sfida stimolante ed eccitanye.
L’Universo ha origine dal Big Bang 13,7 miliardi di anni fa. Viene descritto nella maniera più semplice possibile come si è popolato nel corso del tempo, corredando il testo principale con una serie di spiegazioni scientifiche chiamate "Note", che ne costituiscono un'appendice. Si tratta di un racconto alla portata di qualunque lettore che abbia un minimo di interesse nel conoscere quello che si vede e non si vede in cielo.
Correlato a L'Universo per tutti
Ebook correlati
Il Nostro Ciclo Universale Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniAtomi e dintorni Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniLa Coscienza E L'Universo Esistono Senza Inizio Né Fine Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniI buchi neri: la dimora di Dio Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniDio e l'aldilà: due ipotesi scientifiche Valutazione: 5 su 5 stelle5/5Soldini di Astrofisica Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniDalla Terra all'Universo Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniFisica: cosmologia Valutazione: 5 su 5 stelle5/5Architettura quantica: La lettura dell’evento architettonico in ottica quantistica Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniNel braccio di Orione Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniIl bosone di Higgs Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniLe Origini Di Dio Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniI dieci esperimenti che sconvolsero la fisica Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniIl libro di fisica: volume 2 Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniL'energia del violino Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniFisica: fisica nucleare e delle particelle Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniIl Dio in Assoluto. Origine dell'Universo. La vita sul pianeta Terra. Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniDove siamo arrivati? 2023 Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniInfinitamente piccolo Immensamente grande Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniL'Energia dei Cristalli Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniEvoluzione della vita fino alla protostoria: attualità Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniIl Mistero dell'Universo Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniRaccontare l'Universo. Introduzione divulgativa all'astrofisica Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniGravità e magnetismo Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniManuale di fisica dello stato solido Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniFisica: fisica quantistica Valutazione: 4 su 5 stelle4/5Tra onde e particelle: La affascinanti storie del fotone Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniForme degli Animali GENESI: Strutture con cui il DNA domina la Terra Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniUn mondo di onde Valutazione: 5 su 5 stelle5/5
Metodi e materiali didattici per voi
Life. La mia storia nella Storia Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniCapricci in note. Percorso musicale nella scuola primaria Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniSveglia! Oltre 100 attività di conversazione e giochi per insegnanti di lingua italiana Valutazione: 5 su 5 stelle5/5Imparare il portoghese - Testo parallelo - Racconti Brevi (Italiano - Portoghese) Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniCorso di Inglese: 200 Modi di dire & Proverbi (Vol. 1) Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniGrammatica viva Valutazione: 3 su 5 stelle3/5101 Conversations in Intermediate Italian: 101 Conversations | Italian Edition, #2 Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniConversando in italiano - Coinvolgenti attività di conversazione per insegnanti di lingua italiana Valutazione: 4 su 5 stelle4/5101 Lezioni d'italiano da un minuto Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniMusicista 2.0: Come guadagnare scrivendo musica per venderla online Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniItaliano Per Principianti - Basico Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniNote di un poliglotta. Consigli pratici per studiare una lingua straniera. Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniLaboratorio di Scrittura Creativa Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniInglese Per Bambini - Impara L'Inglese Senza Sforzo: 50 racconti con dialoghi bilingue e immagini di Koala per imparare l’inglese in modo divertente Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioni101 Conversations in Simple Italian: 101 Conversations | Italian Edition, #1 Valutazione: 5 su 5 stelle5/5La lingua Italiana: breve storia e approcci glottodidattici come L2 Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniIl nome della rosa di Umberto Eco (Analisi del libro): Analisi completa e sintesi dettagliata del lavoro Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniIl metodo di studio: Quando, quanto, cosa, come e perchè studiare Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniInglese Per Principianti Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniLa storia semplice e divertente Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniIO SONO Me - i 7 Specchi Esseni: Tecnologia di liberazione emozionale Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniManuale di Grammatica Inglese di Base Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniPedagogia per L'Università Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniParla l'inglese magicamente! Speak English Magically! Rilassati! Anche tu puoi imparare l'inglese ora! Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniProverbi Italiani: I migliori proverbi italiani, divisi per regione, nella lingua dialettale e con il loro significato Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioniMaria Montessori e la mente assorbente Valutazione: 0 su 5 stelle0 valutazioni
Recensioni su L'Universo per tutti
0 valutazioni0 recensioni
Anteprima del libro
L'Universo per tutti - Francesco Fagioli
Francesco Fagioli
L'Universo per tutti
UUID: 1ef90fd0-7572-11e7-baef-49fbd00dc2aa
Questo libro è stato realizzato con StreetLib Write
http://write.streetlib.com
Indice dei contenuti
Prefazione
Capitolo I - Il Big Bang: Il grande Scoppio
Capitolo II - Le prime stelle dell'Universo
Capitolo III - Prove della Teoria del Big Bang
Capitolo IV - Spazio e Spazio Cosmico
Capitolo V - Nascita, Vita e Fine delle Stelle
Capitolo VI - Diagramma di Hertzsprung-Russel
Capitolo VII - Ammassi Stellari
Capitolo VIII - Galassie
Capitolo IX - Il Sistema Solare
Capitolo X - Il moto dei Pianeti e le Leggi di Keplero
Capitolo XI - I Pianeti del Sistema Solare: la Terra
Capitolo XII - La Luna
Capitolo XIII - Gli altri pianeti del Sistema Solare
Capitolo XIV - Gli Asteroidi
Capitolo XV - Fascia di Kuiper, Disco Diffuso, Nube di Oort
Capitolo XVI - Comete
Capitolo XVII - Le Meteoriti
Epilogo
L'Autore
Scienziati citati nel testo
Note
Prefazione
Prefazione
La cosmologia è la scienza che studia l’Universo, o Cosmo, e che tenta di spiegarne in particolare l’origine, l’evoluzione e la struttura attuale. L’Universo è comunemente definito come il complesso di tutto lo spazio e di ciò che contiene.
Cimentarsi con la Cosmologia, con la pretesa di raccontarla senza entrare in un linguaggio scientifico troppo complicato e quindi incomprensibile per i non addetti ai lavori, è sicuramente una impresa estremamente difficile, ma proprio per questo l’idea di affrontare un argomento così complesso con il fine di raccontarlo in maniera semplice è una sfida stimolante ed eccitante.
L’Universo ha origine dal Big Bang 13,7 miliardi di anni fa. Verrà descritto nella maniera più semplice possibile come si è popolato nel corso del tempo, corredando il testo principale con una serie di spiegazioni scientifiche chiamate Note
, che ne costituiscono una appendice, richiamate opportunamente con numeri progressivi di identificazione. Si tratta di un racconto alla portata di qualunque lettore che abbia un minimo di interesse nel conoscere quello che si vede e non si vede in cielo. Sono presenti anche molte figure che, tuttavia, sono necessarie per evidenziare ciò che viene raccontato.
Capitolo I - Il Big Bang: Il grande Scoppio
Il Big Bang: Il grande Scoppio
La storia dell'Universo, secondo la tesi più accreditata nella comunità scientifica, si può fare iniziare con un evento spiegato dalla teoria del Big Bang, attribuita a Gamow e Lemaire.
Il termine Big Bang fu coniato dal fisico matematico Fred Hoyle nel 1949, in senso spregiativo, riferendosi ad esso come questa idea del grosso botto durante una trasmissione radiofonica della BBC Radio nel marzo del 1949.
Il momento in cui si è originato l’Universo prende il nome di tempo zero. È impossibile sapere cosa sia accaduto nell’intervallo che va dal tempo zero a 10-43 secondi, e questo lasso di tempo prende il nome di Era di Plank.
Figura 1. Schema del Big Bang
L’Universo quindi nasce dal punto zero, il Big Bang, che i fisici chiamano singolarità
, circa 13 miliardi e 700 milioni di anni fa.
Tempo di Plank
Come già rilevato, le nostre conoscenze su quell’esplosione primordiale non riescono però a risalire fino all’istante zero, bensì fino ad un istante successivo detto Tempo di Plank, o Era di Plank, 10-43 secondi dopo il Big Bang. Si tratta tuttavia di una frazione di secondo, pari ad un decimo di milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo!
La temperatura al tempo di Plank era di 10³² K (Kelvin), cioè centomila miliardi di miliardi di miliardi di Kelvin (1). Prima del tempo di Plank si pensa che le quattro forze fondamentali della natura (2), la Forza Gravitazionale, la Forza Elettromagnetica, la Forza Nucleare Forte e la Forza Nucleare Debole, fossero unificate, che materia e antimateria (13) fossero in perfetta simmetria e che le particelle, così come le conosciamo, non esistessero ancora.
Materia e Antimateria
Secondo la teoria del Big Bang, nell’Universo iniziale materia e antimateria avrebbero dovuto essere presenti in proporzioni uguali e di conseguenza dare luogo ad un immediato processo di annichilazione (13) che avrebbe fatto scomparire l’intero Universo neoformato. Poiché questo non corrisponde alla realtà che osserviamo, si ritiene che un leggero squilibrio in favore della materia abbia fatto in modo che quest’ultima non venisse completamente annichilita, rendendo possibile la formazione dell’Universo in cui viviamo.
Separazione della Forza di Gravità
A partire dall'Era di Plank, la forza di gravità (3) si separa dalle quattro forze fondamentali della natura. Istanti dopo tale era, l’Universo aveva dimensioni infinitesimali (10-33 cm, cioè un milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di centimetro), temperatura e densità altissime ed inoltre si originarono il tempo e lo spazio, l’energia e la materia.
Successivamente L’Universo iniziò ad espandersi con velocità elevatissima, situazione chiamata inflazione.
Inflazione
Con il concetto di inflazione si identifica un brevissimo istante, 10-35 secondi, cioè un centesimo di milionesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo, nel quale l’Universo, dopo il Big Bang, ha subito una super espansione che ne ha aumentato enormemente le dimensioni in un brevissimo periodo di tempo, passando da dimensioni inferiori a quelle di una particella subatomica e in seguito a quelle di una arancia, per poi continuare ad espandersi sino ad assumere l’aspetto attuale. In questa fase la temperatura era di 10²⁷ K pari ad un miliardo di miliardi di miliardi di Kelvin.
L’inflazione durò un brevissimo periodo di tempo e cioè soltanto una piccolissima frazione di secondo, ossia 10-32 secondi, cioè un millesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo, dopodiché l’inflazione si è arrestata e l’Universo ha continuato ad espandersi alle velocità indicata dalle osservazioni delle galassie, come si vedrà nel prosieguo.
Separazione delle altre Forze Fondamentali
Da 10-32 secondi, cioè un millesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di secondo, a 10-9 secondi, cioè un miliardesimo di secondo dopo il Big Bang, si separano le altre tre forze fondamentali della natura, cioè la forza elettromagnetica, la forza nucleare debole e la forza nucleare forte, con le temperature che scendono gradualmente fino a 10¹⁶ K, cioè dieci milioni di miliardi di Kelvin.
Formazione delle Particelle Elementari di Materia
Da 10-6 a 10-4 secondi, ossia da un milionesimo a un decimillesimo di secondo dopo il Big Bang, si formano le particelle elementari di materia, a causa dell’enorme energia sprigionata dall’esplosione, elencate nel Modello Standard (15), fra le quali le più note sono i quark, l’elettrone, il neutrino e il fotone.
L’equazione di Einstein E=m⋅c² (dove E è l'Energia, m è la massa e c² è il quadrato della velocità della luce, ossia 300.000 Km/sec) prevede che venga creata una piccola quantità di materia (m) dalla enorme quantità di energia (E), che si sprigiona alla velocità della luce (c²) quindi m = E / c².
Arrivati a questo punto della storia dell’Universo la temperatura è di circa diecimila miliardi di Kelvin. Da 10-4 secondi, un decimillesimo di secondo, a 1 secondo dopo il Big Bang, la temperatura scende sotto 100 miliardi di Kelvin, si formano le prime particelle subatomiche, cioè protoni e neutroni (16), formati dai quark che, come abbiamo visto, sono i componenti più piccoli della materia conosciuta. I Protoni sono composti da due quark up e un quark down. I Neutroni sono composti da due quark down e un quark up.
A 1 secondo dal Big Bang la temperatura scende ad alcuni miliardi di Kelvin e le condizioni sono perfette affinché protoni e neutroni inizino a combinarsi per formare alcune specie di nuclei atomici.
Nucleosintesi Primordiale
A questo punto avviene la nucleosintesi primordiale, ossia la formazione di atomi, e questo processo, che dura tre minuti, porta alla formazione di alcuni isotopi (9) dell’elio, dell’idrogeno e uno del litio.
Nel brodo primordiale di particelle sono presenti il 25% di nuclei di atomi di elio (privi di elettroni), il 74% di protoni liberi che non sono altro che nuclei di atomi di idrogeno senza elettroni e tracce di elementi più leggeri (come litio e berillio), sempre privi di elettroni. Ci sono sempre gli elettroni, i neutrini e i fotoni.
Tutti gli atomi formatisi sono privi di elettroni. La temperatura dell’Universo, infatti, è ancora troppo elevata (qualche miliardo di Kelvin), per legare gli elettroni ai nuclei atomici appena formati. La materia è quindi sotto forma di plasma (19).
Dopo tre minuti la temperatura dell’Universo scende a 600 milioni di Kelvin cioè sotto i livelli necessari affinché altri processi di fusione nucleare possano avvenire ed è proprio la breve durata del processo di nucleosintesi a fare in modo che gli elementi leggeri sopravvivessero e che non venissero creati elementi più pesanti del berillio.
Tutta la materia è costituita da idrogeno (75%) e di elio (25%). Ci sono poi sempre gli elettroni, i neutrini ed i fotoni nel plasma.
Gli elettroni, come abbiamo visto, non riescono ancora a legarsi ai nuclei presenti ed interagiscono con i fotoni, ostacolandoli, nel senso che questi ultimi non sono liberi di propagarsi nello spazio e dovranno aspettare 300.000 anni per propagarsi liberamente e prendere la loro strada finalmente indipendenti dalla materia.
In 180 secondi l’Universo ha prodotto il 99% della materia che utilizzerà nei successivi 13 miliardi e settecento milioni di anni.
Che aspetto aveva l’Universo a quel tempo? All’interno di quel plasma primordiale i fotoni non potevano percorrere una grande distanza senza interagire con particelle cariche (nuclei atomici carichi positivamente ed elettroni, carichi negativamente). Ciò si deve al fatto che la luce (17) altro non è che una radiazione elettromagnetica che interagisce con le particelle elettricamente cariche.
L’Universo era luminoso poiché vi erano molti fotoni, ma non era trasparente, dato che questi cambiavano continuamente di direzione. Si può dire che l’Universo fosse opaco, come se fosse avvolto da una nebbia luminosa e molto omogenea.
Col tempo l'Universo si è raffreddato e le particelle hanno cominciato a rallentare e i fotoni a perdere energia.
Ricombinazione
Quando l’Universo aveva 300.000 anni, la temperatura era scesa attorno a 3.000 K e gli elettroni erano già abbastanza lenti per essere catturati dai nuclei, evento cosmico chiamato ricombinazione, o disaccoppiamento radiazione materia.
L’intero plasma si trasformò in un gas di atomi neutri, soprattutto, come già detto, idrogeno (75%) ed elio (25%), l’1% di deuterio e tracce di litio e berillio.
Come conseguenza l’Universo divenne trasparente in quanto gli atomi sono neutri e non interagiscono particolarmente con la luce. I fotoni poterono infine viaggiare in linea retta senza interruzioni.
Figura 2. Prima della Ricombinazione e Dopo la Ricombinazione.
Quei fotoni liberati all’epoca in cui l’Universo aveva 300.000 anni hanno continuato a viaggiare senza sosta e attualmente costituiscono la radiazione cosmica di fondo o fondo cosmico a microonde, che, come si vedrà nel prosieguo, è una delle prove della teoria del Big Bang.
Capitolo II - Le prime stelle dell'Universo
Le prime stelle dell'Universo
Da duecento milioni di anni a un miliardo di anni dopo il Big Bang si accesero le prime stelle ponendo fine all’era dell’oscurità. Nell’Universo dopo la radiazione cosmica di fondo, fuggita ormai lontano, apparve di nuovo luce, questa volta dalle prime gigantesche stelle.
Stelle di popolazione III
Le prime stelle dell’Universo erano corpi molto particolari, molto diversi rispetto alle stelle che possiamo osservare oggi. Si tratta di corpi generalmente molto massicci, oltre 130-250 volte la massa del Sole, completamente privi di elementi pesanti, dato che a quel tempo, praticamente, non esistevano.
In astronomia, la massa solare (simbolo MS) è un'unità di misura, usata per esprimere la massa delle stelle e di oggetti più grandi quali le galassie. Il suo valore convenzionale stabilito è circa: 2⋅10³⁰ Kg, cioè duemila miliardi di miliardi di miliardi di kilogrammi. La massa solare (MS) è pari a circa 332.946 volte la massa della Terra.
Queste stelle, dette di Popolazione III, sono estremamente importanti, anche se oggi probabilmente estinte, perché al termine della loro esistenza hanno disperso nel mezzo interstellare i metalli da esse prodotti nelle ultime fasi della loro evoluzione, esplodendo come supernove, come sarà spiegato nel prosieguo. Tali metalli sono poi confluiti nelle nubi di gas da cui si sono formate le stelle di Popolazione II.
La ricerca delle stelle di popolazione III per confermare o invalidare l’ipotesi della loro esistenza è una delle aree di ricerca ancora attive in astronomia. É lecito pensare che esse non siano nate isolate, ma in gruppi più o meno numerosi e che ben presto abbiano dato vita a delle primordiali galassie, al cui interno erano poderosi Quasar (nuclei galattici al centro dei quali sono presenti enormi buchi neri che fagocitano la materia posta nelle loro vicinanze). Le Quasar sono lontanissime galassie con un nucleo brillantissimo e un’intensa emissione di onde radio. Le onde radio (o radioonde) occupano la fascia dello spettro delle lunghezze d'onda maggiori, comprese tra 10 cm e 1 Km, e sono prevalentemente usate per le trasmissioni radiofoniche e televisive (18).
Stelle di popolazione II
Le stelle di popolazione II sono relativamente povere di metalli. É importante sottolineare che si tratta di una povertà relativa, dato che anche gli oggetti