sabato 7 aprile 2018

cosa sono i vuoti cosmici?

Zone dell'universo dove inspiegabilmente manca la materia! Zone dell'universo che sfidano le attuali leggi cosmologiche e le teorie sul big bang. Cosa sono? dove sono? e come si sono formati?

I vuoti dell'universo sono zone in cui manca la materia. In queste zone il numero di galassie è molto inferiore alla norma o per lo meno a quanto ci si aspetterebbe guardando altrove. Un particolare degno di nota, e che i cosmologi non sono ancora riusciti a spiegare, è che le pochissime galassie presenti in questi vuoti hanno una forma tubolare e allungata.
Al di la del nome che potrebbe trarre in inganno, non sono quindi zone assolutamente prive di materia ma con una bassissima distribuzione di questa.

Ovviamente su scale galattiche ed extra-galattiche una distribuzione estremamente bassa di materie e di galassie da luogo a grandi spazi vuoti, più grandi di quelli che ci sono tra una galassia e l'altra all'interno di un ammasso di galassie.
Avete presente i filamenti galattici che tengono assieme la tela cosmica formata da ammassi di galassie e super ammassi? i vuoti cosmici sono quelle zone tra i filamenti dove sembra non esserci nulla.
Abbiamo parlato approfonditamente qui delle ultime scoperte sui filamenti galattici


I Vuoti e i grandi vuoti dell'universo risultano essere estremamente bui ma anche estremamente freddi e i cosmologi hanno preso coscienza della loro esistenza osservando il cielo ai raggi infrarossi, capaci di mettere in risalto le zone dell'universo più calde e quelle più fredde.
In questo modo i cosmologi studiano il così detto CMB (fondo a microonde cosmico).
Il fondo a microonde cosmico è un'impronta delle radiazioni a microonde generatasi appena 379.000 anni dopo il Big Bang.
Questa impronta ci fa vedere com'era l'universo nella sua età primordiale, ed è la visione più antica che abbiamo dell'universo.

ma ora parliamo di un paio di vuoti enormi, chiamati super vuoti, e che lasciano ancora oggi i cosmologi senza risposte.
Il primo lo troviamo nella costellazione dell'eridano, scoperto nel 2004 analizzando la radiazione di fondo usando il telescopio spaziale WMAP della NASA.
E' una zona in cui la temperatura media si aggira appena sui 3 gradi sopra allo zero assoluto! Si trova a quasi 2 miliardi di anni luce dalla terra e al suo interno mancano all'appello circa 10.000 galassie, e quindi una equivalente quantità di materia. In termini percentuali troviamo circa il 30% in meno della materia che troveremmo mediamente in altre zone dell'universo con la stessa dimensione.
Anche se la teoria del Big Bang consente aree più fresche e più calde, la dimensione di questo vuoto però fatica ad adattarsi ai modelli previsti. In poche parole, è troppo grande per esistere, quindi i cosmologi stanno ancora cercando di spiegarne l'esistenza.
Questa zona è stata studiata non solo nello spettro dell'infrarosso ma anche sulla parte radio dello spettro. Lo studio radiofonico ha scoperto un numero insolitamente basso di sorgenti radio in tutta l'area del Vuoto, infatti le emissioni radio provenienti da questa zona sono del 45% inferiori alla media delle altre zone dell'universo.

Un altro esemplare di queste zone si trova nella costellazione del Boote.
Si trova a circa 700 milioni di anni luce dalla Terra e ha una forma sferica che i cosmologi hanno stimato avere un diametro di 250 milioni di anni luce: pensate, circa lo 0,27% del diametro dell'universo osservabile!
Al suo interno la materia è pochissima, in una sfera immaginaria larga 250 milioni di anni luce sono presenti all'incirca soltanto 60 galassie.
Per fare un paragone più comprensibile sarebbe come trovare 95 chilometri quadrati di città in una zona della terra più grande degli Stati Uniti (e stiamo parlando solo di due dimensioni).
Solo per fare un confronto, la nostra Via Lattea ha nel suo circondario circa 30 galassie in uno spazio di appena 3 milioni di anni luce.
Allo stesso modo il vuoto di Bootes dovrebbe contenere circa 10.000 galassie considerando che la distanza media tra le galassie altrove nell'Universo è di qualche milione di anni luce.
Se la Via Lattea si trovasse al centro di questo vuoto, non avremmo visto né scoperto altre galassie fino all'avvento dei più moderni telescopi!


Ma come si sono formati questi super vuoti cosmici?
I cosmologi hanno ancora le idee tuttaltro che chiare su come questi vuoti possano esistere, ed il motivo è molto semplice.
Le simulazioni computerizzate suggeriscono che vuoti più piccoli, molto più comuni nell'universo, siano causati dalle galassie che si avvicinano l'una all'altra a causa dell'attrazione gravitazionale. Questo fa sì che le regioni limitrofe si svuotino e, poiché il processo è auto-rinforzante, tende a formare vuoti sempre più grandi.

Per capire meglio questo concetto bisogna fare un salto indietro fino ai primordi del del tempo e dello spazio.
Subito dopo il Big Bang infatti, non c'erano stelle, galassie o ammassi di galassie. L'universo era solo un brodo di materia più o meno omogeneo. Non essendo perfettamente omogeneo quindi c'erano delle piccole fluttuazioni di densità: delle imperfezioni.
Dunque in alcuni punti la materia era più densa e in altri meno. Dove la materia era più densa, c'era anche più gravità, viceversa dove la materia era meno densa c'era meno gravità.
Nel tempo le zone più dense e con più gravità hanno iniziato ad agglomerarsi formando le proto-galassie.
Di fatto le zone dell'universo più ricche di materia sono cresciute su scale caratteristiche, determinate non solo dalla gravità, ma anche da altre proprietà dei gas che le costituivano.
Il risultato è che l'aggregazione si è manifestata su scale caratteristiche e ben precise. Le galassie hanno dimensioni tipiche. Gli ammassi di galassie hanno dimensioni tipiche e simili. I cosmologi hanno osservato una distribuzione statistica di tutto ciò, e questa distribuzione è stata confermata dai modelli di simulazione.
Ma proprio qui nascono i dubbi e le perplessità dei cosmologi perché tutto questo, però, non spiega l'esistenza di vuoti così enormi come quelli dell'Eridano e del Boote. Infatti secondo i cosmologi, da quando è nato l'universo, non c'è stato abbastanza tempo per la forza di gravità per "svuotare" quantità di spazio così grandi!