Una cosa è certa: l’universo primordiale era un luogo caotico. Ecco una simulazione in time-lapse di quei primi importantissimi istanti.

Che ci crediate o no, i fisici stanno ancora cercando di capire l’universo quando aveva solo una manciata di secondi. E anche se abbiamo fatto progressi significativi sul Big Bang nel secolo scorso, la situazione è molto complessa. Quello che sappiamo è che circa 13,8 miliardi di anni fa il nostro universo era incredibilmente caldo (con temperature oltre il quadrilione di gradi) e incredibilmente piccolo (le dimensioni di una pesca, per capirci). Gli astronomi sospettano che il cosmo abbia attraversato un periodo di espansione improvvisa quando aveva meno di un secondo di vita. È l’inflazione, di cui abbiamo parlato più approfonditamente qui.

Linea temporale Big Bang
Questa linea temporale mostra come si è espanso l’universo sul modello inflazionario. Credit: NASA/WMAP

In meno di un battito di ciglia, l’universo è diventato molto più grande (di almeno 1052). Quando questa rapida fase di espansione si concluse, qualunque cosa abbia causato l’inflazione è decaduta, inondando l’universo di materia e radiazioni (ma non sappiamo come). Pochi minuti dopo, sono comparsi i primi elementi. Prima di quel momento l’universo era troppo caldo e denso perché si potesse formare qualcosa di stabile. Era un gigantesco miscuglio di quark (i mattoni fondamentali dei nuclei atomici) e gluoni (i vettori della forza nucleare forte). E una volta che l’universo aveva una dozzina di minuti, si era già espanso e raffreddato abbastanza da permettere ai quark di legarsi insieme, formando i primi protoni e neutroni. Quei legami hanno poi prodotto i primi atomi di idrogeno ed elio, che dopo centinaia di milioni di anni hanno dato vita alle prime stelle e galassie.

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I primi 3 secondi del Big Bang

Tra le cose che non sappiamo c’è tutto il discorso sulla materia oscura. Non l’abbiamo mai vista, ma sappiamo che è responsabile di oltre l’80% della materia che compone l’universo. Sappiamo per certo come la materia “ordinaria” abbia avuto origine in quella zuppa calda e densa che era il cosmo primordiale, ma non abbiamo idea di come e quando la materia oscura sia apparsa sulla scena. Poi c’è l’inflazione stessa. Non sappiamo cosa abbia fornito tutta l’energia necessaria per l’improvvisa espansione, non sappiamo nemmeno perché sia durata così tanto e cosa l’abbia fermata.

Altra questione irrisolta è l’asimmetria fra materia e antimateria. Dagli esperimenti negli acceleratori di particelle, vediamo che per ogni particella di materia ce n’è una di antimateria. Quando ci guardiamo intorno nel cosmo, però, vediamo solo mucchi e mucchi di materia normale e non una goccia di antimateria. Qualcosa di terribile dev’essere accaduto nei primi secondi dell’universo per sbilanciare questo equilibrio, ma non ne sappiamo granché. E c’è anche la possibilità che l’universo primordiale possa aver prodotto una marea di piccoli buchi neri. Quelli che ci sono nel cosmo attuale sono tutti prodotti dalla morte di stelle massicce. Sono gli unici luoghi in cui la densità della materia può raggiungere le soglie necessarie per innescare la formazione di nuovi buchi neri. Ma nell’universo primordiale, alcune zone del cosmo potrebbero aver raggiunto una densità sufficiente da creare buchi neri senza dover prima passare attraverso il ciclo di vita stellare. Forse.

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