ASTRONOMIA

Big bang manifold (it).png

L’UNIVERSO
I PIANETI
FORMAZIONE STELLARE
FORMAZIONE PLANETARIA
EVOLUZIONE DI GALASSIE

UNIVERSO

L’universo viene comunemente definito come tutto ciò che esiste, il che comprende tutta la materia e l’energia, i pianeti, le stelle, le galassie e il contenuto dellospazio intergalattico. L’osservazione scientifica delle fasi iniziali dello sviluppo dell’universo, che possono essere osservate sulle grandi distanze, suggerisce che l’universo sia stato governato dalle stesse leggi e costanti fisiche durante la maggior parte della sua storia. Esistono anche speculazioni teoriche sul multiverso, nelle quali cosmologi e fisici suggeriscono che il nostro universo sia solo uno tra i molti universi che possono esistere.

Etimologia, sinonimi e definizioni

Il termine universo deriva dal latino universus (tutto, intero) parola composta da unus (uno) e versus (volto, avvolto. Part. pass. di vertere). La parola latina fu usata spesso da Cicerone e tardi autori latini con il senso posseduto oggi in italiano. Un’interpretazione filosofica della parola dà come significato ad essa “verso l’Uno.”

La contrazione poetica Unvorsum, di cui universus è una variante, fu usata per la prima volta da Tito Lucrezio Caro nel Libro IV (capoverso 262) del suo De rerum natura (“Sulla natura delle cose”). Secondo una particolare interpretazione, essa significherebbe “tutto ciò che ruota come uno” o “tutto ciò che viene ruotato da uno”. In questo senso, essa può essere considerata come una traduzione da un’antica parola greca per l’universo, περιφορά, (periforá, “circumambulazione”), originariamente usata per descrivere il percorso del cibo, che veniva servito lungo la “cerchia” dei commensali. περιφορά si riferiva a uno dei primi modelli greci dell’universo, quello delle sfere celesti, che secondo Aristotele erano messe in moto, per l’appunto, da un unico “essere”, il cosiddetto “Primo Mobile” o “Primo Motore“.

Un altro termine per “universo” nell’Antica Grecia era τὸ πᾶν (tò pán, si veda Il TuttoPan (mitologia)). Termini correlati erano materia (τὸ ὅλον, tò ólon, let. “legna”) e luogo (τὸ κενόν, tò kenón). Altri sinonimi per universo tra i filosofi dell’antica Grecia includevano κόσμος (cosmo) e φύσις (significante Natura, e da cui deriva la parola “fisica“). Si ritrovano gli stessi sinonimi tra gli autori latini (totum,mundusnatura) e infine nel linguaggio moderno, ad esempio nelle parole tedesche Das AllWeltall, e Natur, oltre che, naturalmente, in italiano.

La definizione più ampia: realtà e probabilità

La più ampia definizione di universo la si ritrova nel De divisione naturae del filosofo e teologo medioevale Giovanni Scoto Eriugena, che lo definì semplicemente come il tutto: tutto ciò che è creato e tutto ciò che non è creato.

Definizione come “Realtà”

Più comunemente, l’universo viene definito come tutto ciò che esiste. Secondo le nostre attuali conoscenze, esso consiste allora di tre elementi fondamentali: spaziotempoenergia (che comprende quantità di moto e materia) e leggi fisiche.

Definizione dell’universo come spazio-tempo connesso

È possibile concepire degli spazio-tempi disconnessi, esistenti ma incapaci di interagire l’uno con l’altro. Una metafora facilmente visualizzabile di ciò è un gruppo di bolle di sapone separate. Gli osservatori vivono su una “bolla” e non possono interagire con quelli eventualmente presenti sulle altre bolle di sapone, nemmeno in linea di principio. Secondo una terminologia comune, ciascuna “bolla” di spaziotempo è un universo, mentre il nostro particolare spaziotempo viene indicato come l'”Universo”, allo stesso modo del fatto che indichiamo la nostra luna come la “Luna“. L’insieme di tutti gli spaziotempi viene chiamato multiverso. In linea di principio, gli altri universi disconnessi dal nostro possono avere differenti dimensionalità e topologie spazio-temporali, forme differenti di materia ed energia, oltreché diverseleggi e costanti fisiche, sebbene queste siano attualmente solo delle speculazioni.

La definizione più ristretta: l’universo come realtà osservabile 

Secondo una definizione ancora più restrittiva, l’universo è tutto ciò che si trova nel nostro spazio-tempo connesso che può avere una chance di interagire con noi e viceversa. Secondo la teoria della Relatività generale, alcune regioni dello spazio non interagiranno mai con noi in tutta la durata dell’universo: l’espansione dello spazio causa l’allontanamento di queste regioni da noi a una velocità maggiore di quella della luce. Vale la pena di sottolineare che quelle regioni remote dello spazio vengono prese come esistenti ed essere parte della realtà tanto quanto noi; eppure, non saremo mai in grado di interagire con loro. La regione spaziale nella quale possiamo influire ed essere influenzati viene denotata come universo osservabile. Strettamente parlando, l’universo osservabile dipende dalla posizione dell’osservatore. Viaggiando, un osservatore può entrare in contatto con una regione di spazio-tempo più grande che se rimanesse fermo, dunque il suo universo osservabile sarà più grande se viaggia. Tuttavia, nemmeno il più rapido dei viaggiatori potrebbe essere capace di interagire con tutto lo spazio. In genere, per universo osservabile si intende l’universo osservabile dal nostro punto di vista nella Via Lattea.

Storia della sua osservazione

Nel corso della storia registrata, diverse cosmologie e cosmogonie sono state proposte per spiegare le osservazioni sull’universo. I primi modelli quantitativi, geocentrici, sono stati sviluppati dai filosofi dell’Antica Grecia. Nel corso dei secoli, osservazioni più precise e teorie migliori sulla gravità hanno portato al modello eliocentrico di Niccolò Copernico e al modello del sistema solare di Isaac Newton, rispettivamente. Ulteriori miglioramenti nel campo dell’astronomia hanno portato a comprendere come il Sistema Solare sia incorporato in una galassia composta da miliardi di stelle, la Via Lattea, e che esistono altre galassie al di fuori di essa. Attenti studi sulla distribuzione di queste galassie e sulla loro riga spettrale hanno portato a gran parte della cosmologia moderna. La scoperta dello spostamento verso il rosso e della radiazione cosmica di fondo hanno rivelato che l’universo si sta espandendo e che apparentemente ha avuto un inizio.

Questa immagine ad alta risoluzione del Campo ultra profondo di Hubble mostra una gamma diversificata digalassie, ciascuna composta da miliardi di stelle. L’area equivalente di cielo che l’immagine occupa viene visualizzata come una casella rossa nell’angolo in basso a sinistra. Le galassie più piccole, le più rosse, circa 100, sono alcune delle galassie più distanti che siano mai state riprese da un telescopio ottico.

Secondo il modello scientifico prevalente dell’universo, conosciuto come modello del Big Bang, l’universo si è espanso da una fase estremamente calda e densa chiamata epoca di Planck, in cui era concentrata tutta la materia e l’energia dell’universo osservabile. Dall’epoca di Planck, l’universo si èespanso fino alla sua forma attuale, forse con un breve periodo (meno di 10 -32 secondi) di inflazione cosmica.

Diverse misurazioni sperimentali indipendenti supportano questa teoria di espansione metrica dello spazio e, più in generale, la teoria del Big Bang. Osservazioni recenti indicano che questa espansione sta accelerando a causa della energia oscura, e che la maggior parte della materia nell’universo potrebbe essere in una forma che non può essere rilevata dagli strumenti attuali, e che quindi non viene conteggiata nei modelli attuali dell’universo. Questa forma di materia è stata denominata materia oscura. L’imprecisione delle osservazioni attuali ha ostacolato le previsioni sul destino ultimo dell’universo.

Le interpretazioni attuali delle osservazioni astronomiche indicano che l’età dell’universo è di 13,75 ± 0,17 miliardi di anni (mentre il disaccoppiamento della luce e della materia, si veda CMBR, avvenne già 380.000 anni dopo il Big Bang), e che il diametro dell’universo osservabile è di minimo 93 miliardi di anni luce. Secondo la relatività generale, lo spazio può espandersi con velocità maggiore di quella della luce, anche se possiamo vedere solamente una piccola porzione dell’universo a causa delle limitazioni imposte dalla velocità della luce stessa. Finché non potremmo osservare oltre i limiti imposti dalla luce (o, in generale, da ogni radiazione elettromagnetica), non si può stabilire se le dimensioni dell’universo siano finite o infinite.

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