Il segnale elettromagnetico più antico che possiamo analizzare è la radiazione cosmica di fondo, una testimonianza che arriva da 13,8 miliardi di anni fa. Ecco cos’è e perché è così importante.

Una delle cose più affascinanti dell’universo è che in qualunque istante siamo letteralmente immersi in un mare di fotoni di una radiazione elettromagnetica che proviene dal Big Bang. Pensate che ancora oggi continuiamo ad avvertire un po’ di quel calore che c’era all’inizio. Se accendete una radio, ad esempio, una piccola parte del rumore statico è dovuto alla radiazione cosmica di fondo, di cui abbiamo parlato anche in un precedente articolo. Ma cos’è di preciso e perché è così importante per la scienza?

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La radiazione cosmica di fondo. Credit: Pixabay.

L’eco del Big Bang

Per capirlo dobbiamo tornare per un attimo a circa 300mila anni dopo il Big Bang. Nell’universo, all’epoca, non c’era nulla di quello che vediamo oggi. Non c’erano stelle, né galassie, solo protoni ed elettroni. C’erano anche nuclei di elio formati da due protoni e due neutroni e piccole tracce di altri nuclei leggeri. La maggior parte della materia, però, era composta da protoni: molti scienziati sostengono ci fossero anche neutrini e forse tracce di particelle di materia oscura che ancora non sappiamo spiegare con esattezza.

Poi c’erano i fotoni. Sono le particelle che compongono la luce e qualsiasi altro tipo di radiazione elettromagnetica. Insomma, nell’universo, all’epoca, c’era tanta luce e tanto calore. Normalmente i protoni e gli elettroni tendono a legarsi fra loro per formare atomi di idrogeno, ma in una situazione come quella non avrebbero potuto, perché c’erano troppi fotoni e la temperatura era troppo alta. Tra l’altro i fotoni interagiscono con le particelle cariche elettricamente come gli elettroni, quindi non avrebbero potuto viaggiare liberamente.

La scoperta della radiazione cosmica di fondo

Se vi foste trovati lì, avreste visto nient’altro che nebbia incandescente, un po’ come essere all’interno di una stella. Sappiamo, però, che l’universo si stava espandendo e anche la radiazione elettromagnetica ha subito l’effetto del redshift (lo spostamento verso il rosso). Quindi la frequenza della radiazione elettromagnetica si è abbassata, la sua energia è diminuita e a un certo punto, quando l’universo aveva circa 380mila anni la temperatura era bassa a sufficienza da non riuscire più a rompere gli atomi di idrogeno. Protoni ed elettroni si legarono tra loro formando gli atomi di idrogeno, la luce si liberò e i fotoni iniziarono a propagarsi nell’universo.

Mettiamoci nei panni di questi fotoni che iniziano a viaggiare nello spazio vuoto per 13,8 miliardi di anni. A un certo punto uno di questi finisce per essere catturato da un’antenna che si trova nel New Jersey (Usa). È l’antenna grazie alla quale gli astronomi Penzias e Wilson scoprirono per la prima volta, nel 1964, l’esistenza della radiazione cosmica di fondo. È una delle scoperte più importanti della storia della scienza dandoci la prova diretta che l’universo era caldo e denso, in passato. Che è esattamente quello che dice il modello del Big Bang.

Il fatto che questa radiazione poi sia molto uniforme ci dice anche che non esistono punti speciali nell’universo e che ogni punto dello spazio è equivalente a tutti gli altri punti. È stupefacente pensare di essere in ogni istante immersi in questo mare di radiazione che proviene dall’universo primordiale.

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