Big Freeze: Così finirà l'universo
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La fine dell'universo è scritta nella spinta dell'energia oscura. Oggi i cosmologi hanno diverse ipotesi su come potrebbe essere, ma quella del Big Freeze è quella più vicina ai dati osservati fino ad oggi. L’Energia Oscura sta accompagnando per mano l’universo su una strada che lo condurrà inesorabilmente verso una fine fredda e buia.
L’universo si sta espandendo ad una velocità proporzionale alla distanza in cui guardiamo. Questo significa che le galassie più lontane si stanno allontanando ad una velocità maggiore di quella delle galassie vicine.
Questo dato di fatto pone in discussione lo scenario terminale di un possibile Big Crunch.
Big Crunch
Il Big Crunch è un modello cosmologico che descrive la fine dell’universo dominato dalla forza di gravità.
In questo modello l’espansione del cosmo finirà.
Le galassie, gli ammassi di galassie, e i filamenti cosmici, inizieranno a collassare in un movimento inverso a quello che osserviamo oggi, riconducendo l’universo ad una microscopica singolarità, che secondo alcuni, potrebbe dare origine ad un nuovo Big Bang.
Però, per poter considerare questo scenario dovremmo accettare il fatto che l’espansione stia rallentando. Invece sta accelerando, e ad oggi non ci sono evidenze del contrario.
Ma il tasso attuale di espansione pone anche in discussione un eventuale Big Rip.
Big Rip, il grande strappo
Il Big Rip è uno modello cosmologico in cui l’universo continua la sua espansione fino a livello atomico.
In questo modello la gravità non riuscirà più a tenere insieme filamenti cosmici e ammassi di galassie, e queste ultime vagheranno sole nell’universo.
Poi anche le galassie si sfalderanno, e le singole stelle andranno alla deriva nello spazio. Successivamente anche le stelle e i pianeti si dissolveranno.
Infine, l’energia oscura avrà la meglio anche sulle forze elettromagnetiche e nucleari deboli che tengono insieme gli atomi.
Allora la materia si disgregherà, e neutroni, protoni, ed elettroni andranno anche loro alla deriva. Praticamente gli atomi si spaccheranno, e la materia come la conosciamo non esisterà più.
E’ vero, questo scenario è difficile da immaginare, e tra l’altro il comportamento del cosmo spesso è più semplice di quanto ce lo immaginiamo.
Ma in ogni caso affinché ciò succeda, sarebbe necessario che l’espansione dell'universo subisca una improvvisa e intensa accelerazione.
Un'accelerazione diversi ordini di grandezza più forte di quella attuale.
Un evento del genere, chiamato inflazione, si è già verificato nel passato, pochi attimi dopo il big bang, e ha aumentato il raggio dell’universo di mille miliardi di miliardi di miliardi di volte (10 alla 30)
Puoi approfondire il fenomeno dell'inflazione e tutte le fasi fondamentali del Big Bang qui: Big Bang: come si è sviluppato in 8 Fasi
Ma dopo quell’evento, per 13 miliardi di anni non c’è più stato nulla del genere e guardando le osservazioni attuali non c’è nulla che lasci pensare che ciò possa accadere di nuovo.
Big Freeze, il grande freddo
Ecco dunque cosa accadrà all’universo secondo il modello oggi più probabile: il Big Freeze.
Anche il Big Freeze prevede che gli ammassi e i filamenti cosmici si disgregheranno, ma in questo modello le galassie rimarranno più o meno come oggi.
Si allontaneranno sempre di più fino a diventare invisibili le une alle altre, ma non si sfalderanno.
Un ipotetico futuro osservatore, sicuramente non dalla Terra, inizierà a vedere tutte le galassie tingersi di rosso a causa del redshift. (https://it.wikipedia.org/wiki/Spostamento_verso_il_rosso)
Oggi osserviamo già questo fenomeno su alcune galassia estremamente lontane.
Ma nella prima fase del Big Freeze, tutte le galassie inizieranno ad apparirci rosse. Una dopo l’altra. Fino a scomparire del tutto perché la luce non “farà più in tempo” a raggiungerci.
Dopo questa fase, dopo parecchie migliaia di anni, il nostro osservatore vedrà solamente le stelle della Via Lattea.
Nel frattempo, tutto l’idrogeno presente nella Via Lattea si sarà esaurito e avrà terminato di generare stelle di prima generazione.
Nella Via Lattea ci saranno quindi solamente stelle di seconda generazione, che una volta giunte al termine della loro vita, rilasceranno
materiali pesanti e non più riutilizzabili per la formazione di altre stelle.
Ecco che allora la popolazione stellare diminuirà drasticamente, e il nostro osservatore potrà vedere in cielo soltanto stelle nane rosse: le uniche stelle morenti ancora visibili.
Ci saranno ovviamente anche altre stelle, ma saranno, fredde nane brune, pulsar, o buchi neri.
Immaginate di alzare gli occhi al cielo notturno, e vedere solo qualche stella rossa. E al posto della lattiginosa striscia della Via Lattea, di vedere una leggera striscia rossa.
Questo è quello che si vedrà nell’universo verso la fine del Big Freeze.
In questo universo la luce sarà quasi assente, come ogni altra fonte di energia e di calore, e sarà quindi molto freddo e quasi buio.
La fase successiva è quella in cui anche le nane rosse si spegneranno, diventando nane bianche, stelle piccolissime ed estremamente deboli.
Oggi nella Via Lattea conosciamo circa 10.000 stelle di questo tipo, ma verso la fine del tutto saranno gli oggetti predominanti.
Ultima fase: le nane bianche si spegneranno del tutto diventando fredde e scure nane brune.
Ecco che a questo punto nelle galassie ormai zombi ci saranno solo nane brune, pulsar e buchi neri.
La luce non ci sarà più e il freddo prossimo allo zero assoluto sarà ovunque.
Il nostro ipotetico osservatore non vedrà più nulla nel cielo.
Riassumendo, secondo il modello del Big Freeze, entro un paio di trilioni di anni, tutte le galassie saranno troppo lontane per essere viste.
Poi tra 100.000 miliardi di anni (10 alla 14) le scorte di gas necessarie per la formazione stellare si saranno esaurite.
A mano a mano che le stelle esauriranno il carburante e cesseranno di brillare, l'universo diventerà lentamente e inesorabilmente buio.
Alla fine l'universo sarà dominato dai buchi neri, che col tempo scompariranno emettendo la radiazione di Hawking. (https://it.wikipedia.org/wiki/Radiazione_di_Hawking)
Dopodiché l'universo entrerà nella cosiddetta Era Oscura, dove la materia sarà solo un lontano ricordo.
Va comunque sottolineato che l’universo, con i suoi 13 miliardi di anni, è ancora molto giovane e potrebbe in futuro comportarsi in modo imprevedibile.
Ma possiamo stare tranquilli, tutto ciò accadrà probabilmente tra più di 100.000 miliardi di anni.
Saremo fortunati ancora per molto tempo, perché l’universo e i telescopi spaziali come Hubble e lo James Webb ancora per molte ere ci riserveranno cieli stellati e immagini mozza fiato.
note e fonti:
Quantamagazine - The astrophysicist and social media phenom Katie Mack is ready to tell you about the fate of the universe
Nasa wmap: What is the Ultimate Fate of the Universe?
arxiv.org - Astronomical bounds on future big freeze singularity
Big Rip on wikipedia
Big Crunch on Wikipedia
Supernove, Dark Energy, and the Accelerating Universe
Per capire meglio: