L’universo è pieno di miliardi di galassie e trilioni di stelle, insieme a un numero quasi innumerevole di pianeti, lune, asteroidi, comete e nuvole di polvere e gas, tutti vorticosi nella vastità dello spazio .
Ma se ingrandiamo, quali sono gli elementi costitutivi di questi corpi celesti e da dove provengono?
L’idrogeno è il più comune elemento trovato nell’universo, seguito da elio; insieme, costituiscono quasi tutta la materia ordinaria. Ma questo rappresenta solo una piccola fetta dell’universo – circa il 5%. Tutto il resto è fatto di cose che non possono essere viste e possono essere rilevate solo indirettamente.
Principalmente idrogeno
Tutto è iniziato con un Big Bang, circa 13,8 miliardi di anni fa, quando la materia ultra-calda e densamente imballata si espanse improvvisamente e rapidamente in tutte le direzioni contemporaneamente. Millisecondi dopo, l’universo neonato era una massa ondeggiante di neutroni, protoni, elettroni, fotoni e altre particelle subatomiche, che si muoveva a circa 100 miliardi di gradi Kelvin, secondo alla NASA.
Ogni frammento di materia che compone tutti gli elementi conosciuti nella tavola periodica – e ogni oggetto nell’universo, dai buchi neri alle stelle massicce ai granelli di polvere spaziale – è stato creato durante il Grande Bang, ha detto Neta Bahcall, professore di astronomia presso il Dipartimento di scienze astrofisiche della Princeton University nel New Jersey.
“Non conosciamo nemmeno le leggi della fisica che lo farebbero sono esistiti in un ambiente così caldo e denso “, ha detto Bahcall a WordsSideKick.com.
Circa 100 secondi dopo il Bi g Bang, la temperatura è scesa a un miliardo di gradi Kelvin ancora ribollente. Circa 380.000 anni dopo, l’universo si era raffreddato abbastanza perché protoni e neutroni si unissero e formassero litio, elio e l’isotopo deuterio dell’idrogeno, mentre gli elettroni liberi erano intrappolati per formare atomi neutri.
Poiché c’erano così tanti protoni che sfrecciavano nell’universo primordiale, l’idrogeno – l’elemento più leggero, con un solo protone e un neutrone – divenne l’elemento più abbondante, costituendo quasi il 95% per cento dell’universo ” Atomi di s. Secondo la NASA, quasi il 5% degli atomi dell’universo sono elio. Quindi, circa 200 milioni di anni dopo il Big Bang, le prime stelle si sono formate e hanno prodotto il resto degli elementi, che costituiscono una frazione del restante 1% di tutta la materia ordinaria nell’universo.
Particelle invisibili
Qualcos’altro è stato creato durante il Big Bang: la materia oscura. “Ma non possiamo” dire quale forma abbia assunto, perché non abbiamo rilevato quelle particelle “, ha detto Bahcall a WordsSideKick.com.
La materia oscura non può essere osservata direttamente – ancora – ma le sue impronte digitali sono preservate Bahcall ha detto che nella prima luce dell’universo, o radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB), come minuscole fluttuazioni della radiazione. Gli scienziati hanno proposto per la prima volta l’esistenza della materia oscura negli anni ’30, teorizzando che l’attrazione invisibile della materia oscura debba essere ciò che teneva insieme gli ammassi di galassie in rapido movimento. Decenni dopo, negli anni ’70, l’astronomo americana Vera Rubin trovò prove più indirette della materia oscura in i tassi di rotazione delle stelle più veloci del previsto.
Sulla base dei risultati di Rubin, gli astrofisici hanno calcolato che la materia oscura, anche se non poteva essere vista o misurata, deve costituire una porzione significativa del universo. Ma circa 20 anni fa, gli scienziati hanno scoperto che l’universo conteneva qualcosa di ancora più strano della materia oscura, l’energia oscura, che si pensa sia significativamente più abbondante della materia o della materia oscura.
Una forza irresistibile
La scoperta dell’energia oscura è avvenuta perché gli scienziati si chiedevano se ci fosse abbastanza materia oscura nell’universo da far esplodere l’espansione o invertire la direzione, facendo collassare l’universo verso l’interno su se stesso.
Ecco, quando un team di ricercatori ha studiato questo aspetto alla fine degli anni ’90, ha scoperto che non solo l’universo non stava collassando su se stesso, ma si stava espandendo verso l’esterno a un ritmo sempre più veloce. Il gruppo ha stabilito che una forza sconosciuta – chiamata energia oscura – stava spingendo contro l’universo nell’apparente vuoto dello spazio e accelerando il suo slancio; le scoperte degli scienziati hanno fatto guadagnare ai fisici Adam Riess, Brian Schmidt e Saul Perlmutter il premio Nobel per la fisica nel 2011.
I modelli della forza richiesta per spiegare il tasso di espansione accelerato dell’universo suggeriscono che l’energia oscura deve compensare tra il 70% e il 75% dell’universo. La materia oscura, nel frattempo, rappresenta circa il 20-25%, mentre si stima che la cosiddetta materia ordinaria – ciò che possiamo effettivamente vedere – costituisca meno del 5% dell’universo, ha detto Bahcall.
Considerando che l’energia oscura costituisce circa tre quarti dell’universo, capire che è probabilmente la sfida più grande che devono affrontare gli scienziati oggi, l’astrofisico Mario Livio, allora con lo Space Telescope Science Institute presso la Johns Hopkins University di Baltimora, Maryland, ha dichiarato al sito gemello di WordsSideKick.com Space.com nel 2018.
“Sebbene l’energia oscura non abbia svolto un ruolo enorme nell’evoluzione dell’universo in passato, giocherà il ruolo dominante nell’evoluzione in il futuro “, ha detto Livio. “Il destino dell’universo dipende dalla natura dell’energia oscura.”
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Pubblicato originariamente su WordsSideKick.com.