mercoledì 28 maggio 2014

Black-out dell'universo

L'universo a quanto pare accelera e fin qui nulla di nuovo pur essendo la notizia stupefacente se solo ci soffermiamo un attimo sopra a pensarci. Hanno dato anche un premio Nobel per questo a coloro che hanno fatto questa super-mega-(extra)galattica scoperta.

Sì, però non è che l'universo si mette ad accelerare così per divertimento, come un bimbo nel parco. Ci sarà pur qualche valida motivazione fisica vero? Sicuramente, anche se per il momento non è ancora chiaro di che si tratti. Potrebbe essere una modifica delle leggi fisiche che guidano la teoria della Relatività Generale tanto quanto potrebbe essere un'extra (scusate se uso di nuovo questo termine) componente dell'universo oltre a materia e radiazione (fotoni, luce per intenderci) chiamata energia oscura, perché non si sa ancora che roba è.

Mentre la comunità scientifica impazzisce per questa componente misteriosa, sia dal punto di vista teorico che osservativo, noi guardiamo avanti e cerchiamo di capire quali sono le conseguenze di questa accelerazione.

Lo spunto viene da un articolo scientifico di una decina di anni fa in cui viene calcolato e raccontato il futuro dell'astronomia extra-galattica (non ho usato la parola extra a caso finora, avete visto?).

Allora, tenetevi forte: in futuro non vedremo più alcuna galassia in cielo!

(Rigo di pausa per lo stupore!)

Calmi, non accadrà certo domani. E inoltre alcune galassie le vedremo ancora, in particolare quelle gravitazionalmente legate alla nostra Via Lattea.
Le altre galassie pian piano spariranno alla nostra vista e in particolare non le vedremo invecchiare più di tanto (dipende dalla distanza a cui si trovano oggi, comunque).

Dunque, ora proviamo a capire cosa accadrà.
Ripetiamo da capo: l'universo accelera. Certo. Secondo il nostro modello attuale l'accelerazione che sta portando ad un'espansione esponenziale dell'universo è iniziata cioè circa 3 miliardi di anni di fa ed è dovuta ad una componente chiamata Costante Cosmologica, che è appunto un tipo possibile energia oscura e che rappresenta  il 68% circa del contenuto totale dell'universo in cui ci troviamo. Per quanto riguarda i tempi, per confronto pensate che riteniamo che l'universo di anni ne abbia circa 13 miliardi.
Prima dell'inizio dell'espansione esponenziale, la faceva da padrone la materia (che in larga parte è fatta di materia oscura e in piccolissima parte di materia barionica, quella "nostra" insomma) e in quel caso man mano che l'universo si espandeva sempre più galassie diventavano visibili.

Ma da quando comanda la Costante Cosmologica le cose in città sono cambiate. Il futuro è nero, in tutti i sensi. Man mano che le galassie si allontaneranno non solo le vedremo sempre più fioche ma anche non le vedremo invecchiare.
Ovviamente questo è solo quello che osserveremo noi. Le galassie saranno ancora lì ad invecchiare solo che noi non saremo più di grado di osservarle nella loro normale evoluzione.

Ma io sono certo che queste cose, da qualche parte, le avete già sentite. Quello che forse non sapete è il perché. Mi rendo conto che quando si parla di galassie, di oggetti così lontani e così diversi dalle cose quotidiane che possiamo trovare magari quando facciamo la spesa, tutto risulta spesso molto fumoso.
Proviamoci, però.

Il concetto chiave da capire è quello di orizzonte degli eventi. Sono sicuro che queste parole richiameranno alla vostra mente un qualche legame con i buchi neri. Giustissimo, ma in questo caso tratteremo un caso diverso; in particolare, l'applicazione di tale concetto in cosmologia.

Comunque, tranquilli, cercherò di essere breve e diretto.

Immaginiamo di voler mandare un segnale oggi verso qualche parte dell'universo. Domanda: esiste una distanza massima che questo segnale può raggiungere oppure prima o poi tale segnale (magari indebolito) raggiungerà tutti gli angoli dell'universo? Questa è proprio la domanda a cui si può rispondere utilizzando il concetto di orizzonte degli eventi. Questa quantità ci dice proprio fin dove può arrivare nel futuro (a quale distanza, insomma) un segnale che mandiamo oggi dalla Terra.

Adesso: se l'universo è dominato dalla materia (materia oscura + materia barionica) allora questa distanza è infinita. Se l'universo è invece dominato dall'energia oscura...l'orizzonte degli eventi non è infinito ma vive e lotta con noi!

Dunque, detto in parole povere, esiste una distanza limite tale per cui se una galassia si trova oltre tale distanza allora i segnali che ci invierà in futuro non ci raggiungeranno mai.

Quindi alla fine l'universo diventerà buio e ci sarà un super-mega-(extra)galattico black-out!

In pratica, a causa della Costante Cosmologica, siccome l'espansione dell'universo accelerata è esponenziale, quello che accade è le galassie si allontanano da noi troppo velocemente affinché possiamo essere in grado di ricevere segnali da esse ad un certo punto in futuro. E quindi ecco che arriverà il black-out cosmico.

A questo punto potrebbero nascere milioni di domande del tipo: fortunati a vivere in un'era cosmologica in cui possiamo osservare le galassie distanti? Cosa accade se invece non abbiamo capito di cosa è fatto l'universo? Domande legittime, completamente legittime.
Ecco quello che vi posso dire io. Magari non risponderà a tutte le vostre domande ma perlomeno non è un pensiero personale ma scienza.

Questo black-out potrebbe benissimo non avvenire. Infatti, tutto quello che abbiamo detto finora assume che l'energia oscura sia rappresentata dalla cosiddetta Costante Cosmologica, effettivamente una costante che si aggiunge alle equazioni della Relatività Generale.
Comunque, senza entrare nei dettagli, se l'energia oscura non è dovuta a questa Costante Cosmologica allora potrebbe benissimo darsi che magari in futuro possa diminuire significativamente (sempre in tempi scala cosmologici, ovviamente, diciamo qualche decina di miliardi di anni). A quel punto non ci sarebbe più l'espansione di tipo esponenziale. Ci sono alcuni modelli che spiegano le attuali osservazioni di energia oscura senza usare la costante cosmologica. Tuttavia ci sono anche esperimenti che cercano di misurare deviazioni nel passato della densità di energia oscura dal suo attuale valore misurato tramite l'uso delle Supernovae di tipo Ia (per esempio con questo progetto qui: http://snap.lbl.gov/).

Inutile dirlo: insomma dobbiamo ancora capire un mucchio di cose, qua siamo nel campo dei lavori in corso!

Per concludere, il futuro è nero (o almeno per ora così pare). Ricordatevelo ogni volta che alzate lo sguardo al cielo, anche se in realtà le stelle le vedremo, sono le galassie lontane che non riusciremo a vedere. O meglio, i nostri pro-pro-pro-pro...(parecchi "pro)...-pro-pronipoti non riusciranno a vedere.