Viviamo in una bolla di vuoto cosmico?

Viviamo in una bolla di vuoto cosmico?

di Corrado Ruscica

Corrado Ruscica ci illustra una teoria alternativa che spiega l’espansione accelerata dell’universo…

dal libro “Idee sull’Universo”

Il fatto che viviamo oggi in un Universo spazialmente piatto è una conseguenza del modello
inflazionario che ipotizza un periodo di rapida espansione, subito dopo il Big-Bang, durante il
quale sono emerse fluttuazioni quantistiche della densità di energia da scale subatomiche fino alle
dimensioni cosmiche. Per circa 20 anni, questo modello è stato considerato come la teoria di punta
per spiegare la struttura dellUniverso. Infatti, linflazione determinò la formazione di piccole
disomogeneità nella distribuzione di materia, osservate come piccole variazioni di temperatura nella
radiazione cosmica di fondo, che hanno portato poi alla formazione delle strutture. La gravità
dovuta alla materia scura guidò successivamente la formazione di queste strutture che vediamo oggi
sottoforma di galassie e ammassi di galassie. Però verso la metà degli anni 90 fu notato che il livello delladdensamento di materia previsto differiva da quello misurato.

Ancora peggio, letà dellUniverso sembrava molto più giovane delletà delle stelle più vecchie. Fu
intorno al 1995 che si capì come queste contraddizioni sarebbero scomparse se lenergia del vuoto
teneva conto di circa 2/3 della densità critica. Dieci anni più tardi, le cose sembrarono andare nel
posto giusto. La costante cosmologica, oltre a spiegare lattuale accelerazione cosmica e il periodo
iniziale di decelerazione, portava letà dellUniverso a quasi 14 miliardi di anni fa e teneva conto
esattamente della quantità di energia per ottenere una densità critica. Attualmente, i teorici non
sono in grado di sapere se questa energia provenga dal vuoto quantistico. Il problema attuale è
quello di capire perchè lenergia del vuoto è diversa da zero e allo stesso tempo perchè è talmente piccola che i suoi effetti sono diventati rilevanti circa 5 miliardi di anni fa.

Una ipotesi alternativa al problema dellespansione accelerata dellUniverso è stata avanzata di
recente da Georgi Dvali secondo il quale lesistenza delle dimensioni extra della teoria delle
stringhe potrebbe rappresentare quel termine aggiuntivo delle equazioni della relatività che ha come
effetto appunto lespansione accelerata. Ma forse, unidea più radicale è che lenergia scura non
esiste affatto e che la teoria della gravità di Einstein va rivista. Infatti, alcuni scienziati
hanno avanzato di recente unipotesi alternativa, diciamo più leggera, per spiegare lespansione accelerata dellUniverso.

Lidea che sta alla base di questa ipotesi riguarda lassunzione che la nostra posizione nella Via
Lattea si trovi in una regione rappresentativa dellUniverso. Se, ad esempio, rinunciamo al
princìpio cosmologico in base al quale lUniverso spazialmente ha densità uniforme (omogeneità) e
appare uguale in ogni direzione (isotropia), gli effetti osservati dellespansione accelerata
dellUniverso restano ugualmente immutati? Lo scenario proposto da George Ellis e collaboratori
prevede la possibilità che la nostra posizione sia situata in un gigantesco vuoto cosmico, o bolla
cosmica, cioè è come se vivessimo in una regione dellUniverso, non completamente priva di materia,
dove la densità media è la metà o addirittura meno rispetto alla densità di materia totale.

Dato che lespansione dellUniverso è funzione della quantità di materia che determina un effetto di
attrazione e perciò frena lo spaziotempo a causa della gravità, più è vuota una regione dello spazio
meno materia contiene per rallentare lespansione. Questo implica che il tasso di espansione locale
dellUniverso diventi maggiore che altrove e diminuisce in prossimità dei bordi del vuoto cosmico
dove gli effetti della densità di materia diventano più significativi. Quindi, regioni dello spazio
si espanderanno a velocità diverse così come succede ai palloncini delle feste quando si gonfiano in maniera non uniforme.

Tuttavia, secondo alcuni scienziati lesistenza di giganteschi vuoti cosmici sembra improbabile
poiché non spiegherebbe luniformità della radiazione cosmica di fondo per non parlare poi della
distribuzione apparentemente uniforme delle galassie. Nel primo caso, affinché la radiazione cosmica
sia compatibile con la presenza di una regione vuota, dovremmo assumere un vuoto cosmico sferico e
con la Terra al suo centro, mentre nel secondo caso le osservazioni attuali non sono abbastanza
profonde da escludere definitivamente lesistenza di un vuoto di dimensioni tali da produrre gli
effetti attribuiti allenergia scura. Certamente occorre verificare lesistenza o meno di queste
strutture per poter discriminare se lespansione dellUniverso sia guidata dallenergia scura o se
viviamo in un luogo davvero speciale, cioè una gigantesca bolla cosmica. In conclusione, fino ad
oggi nessun gruppo di ricercatori ha individuato lesistenza di un vuoto cosmico e sembra certo che
i prossimi dati del satellite Planck potranno fissare limiti più forti sullanisotropia della
radiazione cosmica di fondo per escludere o confermare lesistenza di queste particolari strutture cosmiche.

Tratto dal libro di Corrado Ruscica Idee sull’Universo (Macro Edizioni, 2010)

Da sempre l’uomo si interroga sulla natura e sulla struttura del cosmo. Come è nato l’Universo? Che
cos’è il Big Bang? Di cosa è fatto il 96% dell’Universo? Ripercorrendo le principali tappe storiche
del pensiero scientifico, dalle prime idee sull’Universo, passando attraverso Galileo, Newton ed
Einstein, per arrivare ai nostri giorni, l’autore presenta una rassegna di ciò che sappiamo sul
macrocosmo, cioè l’Universo delle stelle e delle galassie descritto dalla relatività generale, e sul
microcosmo, l’Universo cioè degli atomi e delle particelle elementari descritto invece dalla meccanica quantistica.

Nonostante siano stati fatti passi da gigante negli ultimi 50 anni nel campo della tecnologia,
tuttavia rimangono alcuni misteri da risolvere e gli scienziati non sanno ancora dare una
spiegazione definitiva di cosa sia la materia scura o l’energia scura. Quale sarà il destino dell’Universo?

L’espansione cosmica continuerà per sempre o la gravità avrà il sopravvento? E poi, esistono altri
universi vicini, al di fuori del nostro Universo, tra loro interconnessi in una sorta di albero cosmico?

Una parte del testo viene dedicata all’approfondimento di questi e di altri temi e si discutono
alcuni modelli e teorie che tentano di spiegare i fenomeni fisici che si ritiene siano avvenuti nei
primissimi istanti di vita dell’Universo fino a spingersi al di là della singolarità iniziale per
capire se c’era qualcosa prima del Big Bang. Infine, ci chiediamo se sarà proprio la teoria delle stringhe che ci permetterà un giorno di realizzare il sogno di Einstein.

Forse le risposte stanno dietro l’angolo e si spera che con l’esperimento dell’LHC si apra un nuovo
orizzonte dove gli scienziati tenteranno di esplorare situazioni fisiche del tutto sconosciute e
dove essi cercheranno di capire il perchè e cosa cè dietro tutto ciò che ci circonda.

Ebook – Idee sull’Universo
Da Galileo ai nostri giorni
Autore: Corrado Ruscica
Editore: Macro E-book
Data pubblicazione: Luglio 2010
Tipo: File digitale (Ebook)
Pagine: 187
Formato: Ebook in Formato Elettronico PDF – No carta
http://www.macrolibrarsi.it/ebooks/e-book-idee-sull-universo.php?pn=1567