Universo imperfetto - Parte II°

Astronomia e Astrofisica

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L’idea di un Universo in rotazione risale al 1949 quando il matematico Kurt Godel trovò nuove soluzioni delle equazioni di Einstein. In particolare ipotizzò che la tendenza naturale della gravità a comprimere il cosmo potesse venire bilanciata dalla forza centrifuga...

 Il modello di Universo in rotazione 

[Continua dalla prima parte]
Una possibile chiave di lettura potrebbe essere quella di ipotizzare una componente di moto rotazionale del substrato dell’Universo primordiale in grado di influenzare le future galassie. L’idea di un Universo in rotazione risale al 1949 quando il matematico Kurt Godel trovò nuove soluzioni delle equazioni di Einstein. In particolare ipotizzò che la tendenza naturale della gravità a comprimere il cosmo potesse venire bilanciata dalla forza centrifuga “....e come l’Universo ordinario non ha un centro determinato di espansione, così il modello di Godel non ha un centro determinato di rotazione...ogni osservatore, qualunque sia la sua posizione, crederà di essere al centro di rotazione.” [8]

Certo l’ipotesi di un Universo in espansione e al contempo in rotazione, apparentemente pone forse più domande che risposte, a cominciare dal dover definire il sistema di riferimento rispetto al quale dovrebbe ruotare, per non parlare poi delle cause di tale rotazione. Nel nostro caso, riferendoci alla fig.5, la zona “rossa” (più calda) potrebbe essere interpretata come una zona in avvicinamento e quella “blu” (più fredda) in allontanemento rispetto ad osservatore posto sul satellite Planck, secondo quanto previsto dall’effetto Doppler.

L’anomalia della cold spot, la macchia fredda estesa che si trova nell’emisfero sud (v. fig.3 vedi prima parte dellarticolo), inspiegabile secondo la fisica convenzionale, secondo alcuni potrebbe essere la prima forte evidenza dell’esistenza di Universi paralleli al nostro (v. fig.6), in particolare potrebbe essere una sorta di “ammaccatura” generata da una collisione violenta con altro Universo. La stessa asimmetria tra le temperature dei due emisferi potrebbe essere stata prodotta da interazioni con altri Universi che hanno generato, di fatto, una coppia di forze e da questa l’imprinting di una rotazione nella radiazione cosmica di fondo.

L’idea di un multiverso non è del tutto nuova nello scenario della Fisica, basti pensare all’articolo pubblicato da Everett nel 1957 [4], idea rielaborata da molti autori nell’ambito della meccanica quantistica che io stesso ho richiamato sviluppando alcune considerazioni termodinamiche a livello cosmologico [5].

È chiaro, a questo punto, che un’eventuale rotazione del nostroUniverso verrebbe definita rispetto ad un sistema di riferimento gerarchicamente esteso che potremmo denominare il riferimento del multiverso, una sorta di reticolo (v. fig.6) nel quale sono inseriti vari Universi paralleli, un po’ come accade alle galassie rispetto al substrato di cui abbiamo parlato.

Per quanto riguarda la prevalente rotazione sinistrorsa delle galassie dell’emisfero nord, partendo sempre da un osservatore posto nella nostra galassia (v. fig.2), si può fornire una spiegazione in termini di forza di Coriolis [6], una forza presente anche sulla Terra è dovuta proprio alla rotazione del nostro pianeta. Essa è responsabile della formazione di uragani e alisei: ad esempio nell’emisfero boreale un vento che soffia verso Nord, a causa della forza di Coriolis, viene deviato verso Est, mentre uno che soffia verso Sud, viene deviato verso Ovest. Questa caratteristica, amettendo corretta la rotazione dell’Universo rappresentata in fig.5, giustificherebbe quanto riscontrato da Longo e riportato in fig.2.

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 Infine vorrei soffermarmi su uno dei temi più oscuri della cosmologia contemporanea: recenti osservazioni sperimentali hanno rafforzato l'evidenza a favore di un’accelerazione cosmica. Osservando supernove del tipo 1a in galassie remote si è notato che la velocità di espansione dell’Universo in tali zone, invece di essere maggiore rispetto a quanto previsto dalla legge di Hubble, risultava minore, circostanza che documenta un’espansione accelerata. Ricordiamoci infatti che osservare lontano nello spazio significa guardare indietro nel tempo, quindi la velocità di espansione riferita a supernove più lontane, e quindi più antiche, risulta più lenta di quelle più vicine e più recenti: in altri termini, nel passato l’espansione dell’Universo era più lenta o se si preferisce l’Universo sta accelerando. Sembra quindi che esista una forma di energia, che è stata denominata dark energy, in grado di esercitare una forza repulsiva. Per l’esattezza le osservazioni più recenti attribuiscono alla materia visibile un contributo marginale del 4,9% alla densità di energia totale dell’Universo, alla materia oscura, priva di emissioni elettromagnetiche ma dominante a livello gravitazionale all’interno delle galassie, una frazione pari al 26,8% e alla dark energy una percentuale addirittura del 68,3%. In altri termini conosciamo ad un buon livello non più di un 5% del cosmo.

Einstein nel 1917, per rendere statico un Universo che sarebbe collassato sotto l’azione della forza di gravità, introdusse ad hoc una forza repulsiva definita attraverso la cosiddetta costante cosmologica il cui valore, opportunamente calibrato, avrebbe garantito una condizione di equilibrio. Ben presto abbandonata, a seguito della scoperta che l’Universo è in espansione, oggi i cosmologi sono portati a riconsiderare tale costante, ma con un valore tale da generare un’espansione accelerata dell’Universo. I vincoli osservativi di alcuni parametri cosmologici ne impongono un limite superiore pari a 10^-51 m^ (-2) [7].

Prevalentemente si ritiene che essa possa dipendere da fluttuazioni quantistiche del vuoto, argomento sul quale non intendo soffermarmi in questa sede, ma di fatto a tutt’oggi non abbiamo in mano ancora nulla di concreto.

Sulla scorta dell’ipotesi di un Universo in rotazione ammettiamo, per un momento, che la forza repulsiva, derivante dalla misteriosa dark energy, in realtà sia riconducibile ad una semplice forza centrifuga.

In particolare eguagliando l’energia di rotazione di un Universo costituito da materia visibile e materia oscura, che per semplicità ipotizziamo distribuite sfericamente, con l’energia derivante dal contributo della costante cosmolgica, si può dimostrare, dopo alcuni calcoli, che tale costante avrebbe un valore coerente con quanto previsto dai limiti osservativi [7].

 Considerazioni finali sull'Universo

 A conclusione di queste mie considerazioni credo sia doveroso, innanzi tutto, sottolineare come circa il 95% di ciò che ci circonda sia ancora avvolto dal mistero, al di là dei vari tentativi su cui si sono impegnati i teorici, peraltro non pienamente soddisfacenti.

D’altro canto i fisici dovrebbero avere nel proprio patrimonio genetico, ed usarlo come modus operandi, il noto Principio di Occam, in virtù del quale le spiegazioni più economiche della natura che ci circonda sono sempre da preferirsi rispetto a quelle più fantasiose e complicate basate sull’introduzione di un maggior numero di assunzioni e postulati: nel caso della dark energy una semplice forza centrifuga potrebbe render conto di uno dei più grandi misteri della cosmologia contemporanea.

Ovviamente tale ipotesi è condizionata all’esistenza di un Universo in rotazione. In questo senso ritengo sarebbe estremamente utile approfondire il confronto tra i dati di Planck e quelli emersi nel lavoro di M. Longo potenziando, necessariamente, le osservazioni anche nell’emisfero meridionale del nostro Universo. In effetti un’asimmetria, questa volta destrorsa, che sembrerebbe accordarsi bene con i risultati della ricerca di Longo, è stata riscontrata nel catalogo che raccoglie lo spin delle galassie appartenenti all’emisfero sud redatto da Iye and Sugai [9]. Tuttavia il campione di galassie, in questo caso, risulta meno ricco di dati e richiede pertanto ulteriori accertamenti.

Se però tutto ciò venisse confermato si rafforzerebbe l’idea che probabilmente viviamo in un Universo decisamente curioso. Un Universo memore della perfezione, ma con qualche difetto, infatti possiamo ritrovare nelle leggi della Fisica le simmetrie perdute avvicinandoci alle energie del big bang, come accade negli acceleratori di particelle, ma allo stato attuale, nella vera bellezza la simmetria è sempre accompagnata da qualche imperfezione...

 Leggi la prima parte dell’articolo QUI!

 Bibliografia

[4] Relative state formulation of Quantum Mechanics, H. Everett, Reviwes of Modern Physics, Vol.29, n.3 (1957)

[5] L’Universo in una bomboletta spray, Bersani G. F., Scienza e Conoscenza  (2012)

[6] Al suo barbiere Einstein la raccontava così, R. L. Wolke, Universale Economica Feltrinelli (2001)

[7] Introduzione alla cosmologia, F. Lucchin, Zanichelli (1990)

[8] Costruire la macchina del tempo, viaggio attraverso i buchi neri e i cunicoli spazio temporali, J. Gribbin, Aporie Edizioni (1996)

[9] M. Iye, H. Sugai, Astrophys. J. 374 (1991) 112.

 Per contatti con l'autore:

Fausto Bersani Greggio - Liceo Scientifico A. Volta Riccione (RN), faustobersani@libero.it)

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