L'universo si espande sempre più velocemente: il motivo è un mistero

24 Maggio 2022 224

L'universo è una fonte inesauribile di misteri e tra questi c'è anche quello legato alla sua continua espansione, la cui velocità è definita dalla Costante di Hubble. Quest'ultima è un valore costante di cui però non conosciamo con esattezza il valore reale, possiamo solo stimarlo attraverso un processo di osservazione e analisi dei corpi celesti. Espresso in chilometri al secondo per megaparsec, il valore della Costante di Hubble è cambiato più volte sin dalla sua prima scoperta e ultimamente è stato nuovamente ridefinito da un nuovo studio.

Lo studio in questione è stato eseguito dal team SH0ES (Supernova, H0, Equation of State of Dark Energy) guidato dal premio Nobel Adam G. Riess (Nobel per la fisica nel 2011 "per la scoperta dell'accelerazione dell'espansione dell'universo attraverso lo studio delle lontane supernovae"), che si è avvalso proprio del telescopio spaziale Hubble per ricavare un nuovo valore dell'omonima costante. Il valore ottenuto è superiore rispetto alle precedenti misurazioni e ha aperto un nuovo dibattito nella comunità scientifica.

L'UNIVERSO È IN CONTINUA ESPANSIONE: CE LO DICONO LE STELLE

Per determinare la continua espansione dell'universo occorre stabilire dei punti di riferimento e in questo caso vengono utilizzate le Cefeidi e le supernovae di tipo Ia (ia). Le Cefeidi, in particolare, sono delle stelle che appartengono ad una classe ben specifica, caratterizzata dal fatto che la loro luminosità varia nel tempo in maniera molto regolare (tra le poche ore e i 45 giorni), mentre le supernovae di tipo Ia raggiungono tutte la stessa luminosità quando esplodono. La costanza e la ripetibilità di questi avvenimenti rende questi corpi celesti particolarmente indicati per essere utilizzati come punti di riferimento fissi nel calcolo delle distanze.

Le osservazioni effettuate dal telescopio spaziale Hubble hanno preso in considerazione un gruppo di Cefeidi presenti in un set di galassie che contengono 42 supernovae Ia, ovvero tutte quelle osservate negli ultimi 40 anni e in ben 1.000 orbite del telescopio spaziale (le trovate raccolte nella foto poco sopra). Queste sono state utilizzate per calibrare il valore della Costante di Hubble e grazie alla loro analisi è stato possibile calcolare la velocità con la quale i corpi celesti si stanno allontanando dalla Terra.

IL NUOVO VALORE DELLA COSTANTE DI HUBBLE

I dati forniti dal telescopio spaziale Hubble hanno permesso al team SH0ES di accedere alla più vasta raccolta di dati riguardanti Cefeidi e supernovae la mai esaminata in precedenza. Per raddoppiare la mole di dati in questione sarebbe necessario che Hubble continuasse a raccogliere informazioni per altri 30 anni e comunque si tratta di un campione che è a sua volta il doppio rispetto a quello utilizzato in precedenza per l'ultima stima della costante.

Oltre a ciò, l'affidabilità delle informazioni ricavate da questo lungo lavoro di analisi e campionamento svolto da Hubble ha permesso al team SH0ES di affermare che la misurazione ricavata ha una probabilità su un milione di essere sbagliata a causa della scelta sfortunata del campione, quindi si tratta di un risultato che ad oggi può essere considerato estremamente preciso.

Il nuovo valore della Costante di Hubble è pari a 73,04 ± 1.04 km s^−1 Mpc^−1, ovvero circa 73,04 più o meno 1 chilometro al secondo per megaparsec. Si tratta di un dato sensibilmente più alto rispetto al precedente, misurato combinando il Modello Standard Cosmologico dell'Universo con i dati della missione Planck dell'ESA (che ha osservato i resti della radiazione microonde di fondo residua dalla nascita dell'universo), che era pari a 67,5 più o meno 0,5 chilometri al secondo per megaparsec.

Un valore al di sopra delle aspettative, che ora apre a nuovi scenari ignoti per quanto riguarda la velocità a cui si sta espandendo l'universo, ritenuta ben più elevata di quanto possibile spiegare con le leggi della fisica attualmente conosciute. La Costante di Hubble è un valore importante per ricostruire l'evoluzione dell'universo e tracciare un filo conduttore con il passato.

ENERGIA OSCURA: IL MOTIVO DELL'ESPANSIONE DELL'UNIVERSO

Le ragioni per cui l'universo si espande ad una velocità superiore a quella prevista sono quindi ancora sconosciute, ma probabilmente bisognerà andare a ricercarle nello studio dell'energia oscura, una forma di energia ancora largamente ignota ma che dovrebbe costituire ben il 70% dell'energia totale presente nell'universo.

L'energia oscura è infatti ritenuta la principale causa dell'espansione costante dell'universo, per il quale i modelli originali - quelli precedenti agli anni '90 - avevano invece previsto un costante rallentamento dell'espansione a causa della graduale perdita di energia sin dal Big Bang. Il fatto che l'universo stia invece andando verso l'espansione accelerata può essere spiegato solo dalla presenza di un'altra forma di energia in grado di alimentarne il continuo allargamento dei confini (si stima che la dimensione dell'universo raddoppierà nel corso dei prossimi 10 miliardi di anni).

Lo studio dell'energia oscura è ancora in una fase estremamente primordiale anche a causa della scarsa densità di quest'ultima. Pari a 7x10^-30 g/cm³, la sua densità è così bassa che è praticamente impossibile, allo stato attuale, esaminarla con tecniche convenzionali, tuttavia si ritiene che sia proprio questa ridottissima densità a permetterle di essere presente in maniera uniforme in tutto l'universo, determinando quindi il dato del 70% riportato in precedenza. Quando riusciremo a saperne di più sull'energia oscura saremo in grado di aggiungere un ulteriore tassello al grande mosaico dell'universo.

Credits immagini: NASA


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Commenti

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Francesco Renato

Esatto, ma a farmi andare avanti non è il nulla bensì la forza di inerzia del mio corpo, forza reale e non illusoria, possiamo quindi parlare di forza apparente non nel senso che è illusoria, ma solo nel senso che appare, cioè si manifesta, solo nel moto circolatorio o nel caso di interruzione del moto rettilineo uniforme (accelerazione o frenata).

Lantern8

Intendevo questo, vai in direzione della la tangente, non vieni spinto fuori perpendicolarmente. Comunque la cintura esercita una forza elastica finché ha la forza di tenerti, se non è sufficiente si spacca e vai verso la tangente.. intendevo solo che se il centro è alla tua sinistra, non esiste nulla che spinge verso destra, ma solo in avanti e verso il centro

Francesco Renato

No, non mi tiene dentro una forza ma il fatto che la cintura di sicurezza neutralizza la forza di inerzia che mi farebbe partire per la tangente, senza la cintura la forza di inerzia mi proietterebbe in avanti.

Lantern8

Non vieni spinto fuori, è questo il punto. Vine a mancare la forza che ti tiene dentro (l'attrito delle tue mani e delle tue gambe sul sedile della giostra) e vieni proiettato dritto della direzione di fronte a te non al lato (non c'è niente che ti tira fuori di lato) . I sensi sono facilmente ingannabili, il cervello è facile da ingannare.

Francesco Renato

E' scorretto parlare, come fanno i fisici, di forza apparente, di illusione, è una forza reale, è la realtà della forza di inerzia, che è la quantità di moto di cui il tuo corpo è portatore e che ti porta a sbattere con violenza se non indossi la cintura di sicurezza.

Lantern8

È proprio questo l'esempio esatto per farti capire che non esiste. Se sterzi non c'è niente che ti sposta nella direzione opposta, stai solo andando dove già andavi, ovvero dritto ed è l'auto che viene verso di te, non tu che vieni spinto fuori. È un'illusione

Francesco Renato

I fisici amano dire fesserie, la forza centrifuga esiste e tu la conosci per esperienza, se sterzi con l'auto a gran velocità il tuo corpo si sposta nella direzione della sterzata o nella direzione opposta? Se non ti piace chiamarla forza centrifuga chiamala pure forza di inerzia, sono la stessa cosa.

Lantern8

Mi pare di aver sentito che comunque anche nello spazio vuoto, l'energia presente si trasforma in particelle che di nuovo diventano energia. Quindi qualche particella la hai sempre.

Lantern8

A me in fisica hanno detto che la forza centrifuga non esiste, esiste la forza centripeta

Francesco Renato

In natura ogni cosa tende a conservarsi, questa tendendenza a conservarsi, a mantenere il proprio stato, prende il nome di principio di inerzia in fisica e di istinto di conservazione in biologia, uno sviluppo dell'istinto di conservazione è l'istinto a riprodursi, la riproduzione delle cellule è il tentativo dell'organismo di conservarsi nel tempo, purtroppo la riproduzione naturale è analogica, non digitale, quindi vengono introdotti errori che aprono la strada all'invecchiamento e alla morte, anche l'uomo è natura e porta avanti lo sforzo per eliminare gli errori di copia e ottenere l'eterna giovinezza.

Andreoid

Si

Ed_Randax

Ah, curioso. La funzione di replicarsi è dovuta a madre natura. Il fatto che non si rimane giovani per sempre invece no. Ci difendiamo dalla "natura" quotidianamente. La natura è quel posto dove, per la gran parte, la vita di qualcuno dipende dalla morte di qualcun'altro. Tutto sembra tranne che un sistema o un posto studiato per dare l'immortalità. Noi ci ostiniamo a vivere ben oltre ciò che la "natura" ha pensato per noi.
La frase "lasciamo che la natura faccia il suo corso" in genere non è accolta molto bene dalla persona cui è attribuita.

Francesco Renato

Come sei feroce!

Giuseppe

Forse mi sono spiegato male.
Se sommi tutte le forze di gravità presenti nell'Universo e queste sono maggiori di tutte le forze centrifughe generate dalla rotazione di pianeti e satelliti, prima o poi i punti di maggiore attrazione gravitazionale ingloberanno ciò che gli sta intorno.

Tra l'altro questo è spiegato anche in diversi modelli di contrazione dell'Universo a cui invito a fare riferimento per maggiori chiarimenti.

Ibenfeldan

Gesù... dai, spiega...

Francesco Renato

Indubbiamente il raggiungimento dell'eterna giovinezza creerebbe grossi problemi nell'organizzazione della società, a cominciare dalla necessità di un rigoroso controllo delle nascite, solo pochi eletti sarebbero autorizzati a procreare.

Francesco Renato

Credi male, le cellule si rinnovano, sono fatte per rinnovarsi quindi per garantire l'eterna giovinezza all'organismo, purtroppo durante la riproduzione si verificano errori di copia che determinano una minore qualità delle nuove cellule, si verifica quindi il cd. invecchiamento dell'organismo che porta alla sua morte.

Francesco Renato

A mio avviso parlare di forza di gravità complessiva dell'universo non ha senso dato che la forza di gravità è decentrata in innumerevoli centri di massa con la conseguenza che le varie forze gravitazionali non si sommano ma si sottraggono, ad esempio la forza di gravità della Luna genera alta marea non solo sulla faccia della Terra rivolta alla Luna ma anche sulla faccia opposta.

Ed_Randax

Che l'obiettivo di madre natura sia l'eterna giovinezza è la prima volta che lo sento, credo sia il contrario. Una volta che ti sei riprodotto e hai svolto una eventuale ulteriore funzione come l'allevamento, fuori dalle b alle. Lo si vede in mille cose, anche semplicemente nella durata "naturale" dei denti.

Ed_Randax

Vabbè ma che non parlavo sul serio si era capito?

Dario Perotti

Certo che LaVeraVerità è il classico italiano che non accetta gli insegnamenti da chi ne sa più di lui.
Che immaturo.

Dario Perotti

Tipo quella che c'è nel cervello di Salvini.
Per capirci.

Dario Perotti

Nei buchi neri questa cosa non vale.
Ma devo spiegarvi tutto?

Alessandro M.

Per quarta dimensione intendi il tempo?

Ibenfeldan

I buchi neri cosa?

Monte Luca

mi permetto di aggiungere che , chi è cattolico e crede nelle min chiate degli oroscopi , teoricamente , si pone al di fuori della chiesa

Monte Luca

come ho scritto sopra , è vero che la forza gravitazionale possa essere considerata come fatta da pacchetti di gravitoni ; ma secondo me è pura semplificazione e non corrispondente alla realtà ; mia opinione ovviamente che non vale nulla , chiedo scusa per l'OT

Per quanto riguarda lo spazio e la sua definizione penso che sia un bel dilemma ; ancora nessuno è stato in grado di definirlo in tutta la sua semplicità e immensità allo stesso tempo ; tanti scienziati o cosmologi si sono inventati tantissime teorie , ma tutte restano ipotesi , nient'altro

Monte Luca

la forza gravitazionale è generata dalle masse ; alcuni scienziati pensano che sia composta addirittura da pacchetti di particelle elementari anziche da onde chiamati gravitoni , un po' come i fotoni con le onde elettromagnetiche ; non so quanto possa c'entrare però la forza centrifuga

Giuseppe

Sono d'accordo che la vita è fine a se stessa, ma anche quando si è in salute fisica non vuol dire che la vita sia necessariamente meravigliosa.

Ogni giorno tendiamo a provare esperienze, prendiamo rischi adrenalinici e facciamo tantissime cose non solo perché ci provoca delle belle sensazioni, ma anche perché inconsciamente sappiamo che prima o poi non potremmo più farle. Facciamo cose tenendo ben presente l'età che abbiamo. Una vita senza una fine sconvolgerebbe completamente le esistenze.

Temo che una vita teoricamente infinita sarebbe devastante per la mente umana. Tenderemmo a non prendere mai rischi, a temere qualsiasi cosa e ad essere maggiormente conservativi oltre che egoisti. Questo perché dovremmo difendere l'eternità della nostra vita.

La perdita di una vita sarebbe, inoltre, un dolore inimmaginabile.

Giuseppe

Quello che stai descrivendo è ben studiando anche da Keplero.
Esistono coppie di corpi dove la forza gravitazione è maggiore della forza centrifuga e corpi dove avviene esattamente l'opposto.

I casi più vistosi sono i buchi neri, dove la forza gravitazionale è infinitamente più grande di quella centrifuga, ed infatti i corpi (compresa la luce che è senza massa) vi cade dentro. Ci sono galassie che si scontrano con altre galassie proprio perché entrambe attratte da forze gravitazionali elevate.

In termini teorici, la forza gravitazionale complessiva dell'Universo dovrebbe essere decisamente maggiore di quella centrifuga. Tant'è che si sono sviluppati anche modelli specifici (es. Big Crunch).

Francesco Renato

La vita è fine a se stessa, quindi è meravigliosa quando si è in salute, è dolorosa quando l'organismo non è più in grado di funzionare.

Francesco Renato

Il vuoto torricelliano è semplice vuoto d'aria, non vuoto assoluto, le particelle gravitazionali sono le particelle più piccole finora immaginate, possiamo equipararle alle molecole di acqua che si muovono nel mare, il vuoto assoluto non esiste, non ha senso, non corrisponde ad alcun dato dell'esperienza.

Francesco Renato

Non sono d'accordo, ritengo la forza gravitazionale la madre della forza centrifuga dato che costringe le masse a ruotare intorno al proprio asse generando così forza centrifuga, anche le galassie, ruotando intorno al proprio asse, generano forza centrifuga che allontana le galassie circostanti, assistiamo così al graduale allontanamento reciproco delle galassie, cioè all'espansione dell'universo.

Giuseppe

Parlando di Universo, l'effetto del rallentamento dovrebbe essere dovuto esclusivamente dall'effetto dell'attrazione gravitazionale tra le varie galassie. Infatti, essendo la materia estremamente rarefatta nel vuoto cosmico, non sussiste attrito.

Tant'è che tantissimi studi negli anni passati avevano previsto un progressivo rallentamento dell'espansione. Esiste anche il modello del Big Crunch, dove tutto si prevede che l'Universo tornerà verso la singolarità.

Il problema, adesso, è capire perché invece di rallentare, l'Universo stia accelerando, che smentisce numerose certezze.

Giuseppe

Non è così semplice.
L'universo non è materia oggetto di forze gravitazionali. L'Universo rappresenta la struttura stessa in cui sono collocate tutte le forme di materie che conosciamo o non conosciamo ancora. Queste ultime sono sicuramente oggetto di forze gravitazionali in un senso o nell'altro e probabilmente accelerano o rallentano l'espansione dell'Universo stesso.
Il problema è che si sta accelerando, invece per logica tale espansione dovrebbe rallentare, proprio perché tutte le galassie hanno una forza gravitazionale elevatissima.

Dario Perotti

Il principio di indeterminazione di Heisenberg (non è un trafficante di droga)
La parola entropia non ti dice niente vero?

LaVeraVerità

Attenzione, sessione di esami in corso...

https://uploads.disquscdn.c...

LaVeraVerità

E questa dove l'hai letta? Sull'almanacco di Topolino?

Giuseppe

No, la luce è solo un altro elemento della materia presente nell'Universo.
La particolarità della luce è che è formata da particelle denominate fotoni che non hanno massa. Nonostante l'assenza di massa, subiscono gli effetti delle forze gravitazionali.
La luce di una stella lontana viene deviata dalla gravitazione delle galassie che incontra nel suo percorso. Per questo la sua posizione non è esattamente quella che osserviamo con i nostri strumenti, ma deve essere "aggiustata" matematicamente.

L'importanza del fotone è che ci dimostra che anch'esso "viaggia" sulla struttura spazio/tempo, e quando questo è piegato, anche il fotone segue quella "strada".
Infine, giusto per curiosità, il fotone decade molto lentamente. e questo ci permette di "osservare" la radiazione cosmica di fondo iniziale dell'Universo di 13,8 miliardi di anni fa.

Dario Perotti

Ci proverò.

Dario Perotti

Guarda che le leggi della termodinamica non valgono nello spazio profondo.
Mi hai deluso :(

LaVeraVerità

Impara a porre prima le domande e dopo magari a trarre conclusioni sciocche, non il contrario.

Dario Perotti

-_-'

LaVeraVerità

Funzione che al momento t0 qualunque scheggia proiettata in giro dall'esplosione dispone di una energia che, per banali leggi termodinamiche, non può certo aumentare. Può (e lo fa) invece diminuire perchè ceduta all'ambiente circostante per via dell'attrito sotto forma di calore e per effetto della attrazione gravitazionale.

E non c'è bisogno di essere Ainstain per saperlo, basta aver fatto le superiori.

Dario Perotti

Impara da Giuseppe come si risponde alle domande.

Dario Perotti

Questo perchè la luce può essere curvata giusto?
Spieghi molto bene. Grazie.

LaVeraVerità

HAHAHAHA... no, non posso crederci... hai detto INTELLIGENTI e SCOMODE !!! Roba proprio da piegarsi in due dalle risate HAHHAHAHAHAHAHAHA !!!

Dario Perotti

Allora sono stato fortunato :)

LaVeraVerità

E pensa che senza riuscire a farsi capire bene e senza neanche alzarsi dalla sua sedia a rotelle riusciva ad umiliarti senza sforzo. Immagina se avesse potuto camminare e parlare.

Giuseppe

Alle domande cosa c'è oltre l'Universo che conosciamo o cosa c'era prima del Big Bang, non troveremo forse mai risposte precise.

Alcuni ritengono che siano domande prive di senso. Infatti, il tempo e lo spazio sono elementi "nati" nel momento subito successivo al Big Bang (cioè subito dopo la singolarità, ovvero quando tutta la materia era compressa in un unico punto con densità infinita).

Non esisterebbe un "prima" di tale evento e non esiste un "oltre" all'Universo, proprio perché la struttura spazio/temporale in cui noi, i pianeti, le galassie esistiamo è l'unica.

Cosa succede se procedessimo sempre diritti in una direzione nell'Universo? Non arriveremmo ad un bordo? Probabilmente no: ritorneremmo al punto di partenza. Ritornano all'esempio del palloncino, è un po' come se "camminassimo" sulla sua superficie e ad un certo punto faremmo il giro dello stesso e torneremmo al punto iniziale.

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