Nella maggior parte delle immagini che rappresentano il Big Bang, la storia dell’Universo viene mostrata come un tubo che si ingrandisce sempre di più. Ecco perché.
Per secoli l’umanità ha riflettuto sulle nostre origini cosmiche. Ma nel corso del XX secolo è emerso un quadro più chiaro, supportato da una serie schiacciante di prove scientifiche: il Big Bang. Circa 13,8 miliardi di anni fa, l’Universo ha avuto inizio da uno stato caldo, denso, relativamente uniforme, ma in rapida espansione. Da allora si è evoluto e raffreddato. Oggi l’umanità è in grado di ricostruire la nostra storia cosmica, da quei primi momenti fino ai giorni nostri, spiegando la formazione di elementi, atomi, stelle, galassie, pianeti rocciosi e vita intelligente.
Perché il Big Bang viene sempre rappresentato come un tubo e non come una sfera?
Sarebbe impossibile mostrare l’intera storia dell’Universo in una singola immagine statica. Quando si parla del Big Bang, ci sono molti equivoci. Molte persone lo vedono come un’esplosione; molte persone lo vedono come avente un particolare punto di origine nello spazio. Altri lo confondono con la nozione di singolarità, o la nascita dello spazio e del tempo stessi. Tutte queste nozioni sono sbagliate.
Il Big Bang non è stato affatto un’esplosione. Piuttosto, l’idea è radicata nel concetto di espansione e nel fatto che lo spazio stesso non rimane statico, ma è costretto a espandersi o contrarsi a seconda della materia e dell’energia distribuite al suo interno. L’Universo si espande e ciò significa che la distanza tra due punti arbitrari nello spazio aumenta o si allunga nel tempo, anche se gli oggetti all’interno di quello spazio non si muovono affatto rispetto allo spazio in cui vivono.
Il Big Bang non si è verificato in un luogo particolare, ma piuttosto in un momento particolare del nostro passato: 13,8 miliardi di anni fa, per essere precisi. Dove si è verificato il Big Bang? La risposta a questa domanda, almeno per quanto possiamo dire dall’interno del nostro Universo osservabile, è ovunque, tutto in una volta. Ecco perché, mentre guardiamo più lontano verso oggetti trovati a grandi distanze cosmiche, vediamo quegli oggetti come erano nel passato: più vicini al momento del Big Bang.
Perché ha senso immaginarlo come una sfera
Ha senso immaginare l’Universo osservabile come una sfera che si espande nel tempo, specialmente nel contesto del Big Bang. Questo perché la velocità più elevata a cui un segnale può viaggiare attraverso il tessuto dello spazio è la velocità della luce, e quella velocità, 299.792.458 m/s, è assolutamente universale: si applica ugualmente bene a tutti gli osservatori in ogni momento. Man mano che trascorre più tempo, la luce da distanze maggiori può ora arrivare, aumentando le dimensioni di ciò che gli astrofisici chiamano il nostro “orizzonte cosmico”.
Quando arriviamo ai giorni nostri, il nostro orizzonte cosmico è enorme: dopo 13,8 miliardi di anni, possiamo osservare segnali fino a ben 46 miliardi di anni luce di distanza in tutte le direzioni. Questa è un’altra cosa che lascia perplesse molte persone: possiamo vedere più lontano dell’età dell’Universo moltiplicata per la velocità della luce! Questo, ancora una volta, perché l’Universo si è espanso per tutto questo tempo e, anche se un segnale luminoso si propagherà solo per una distanza di 13,8 miliardi di anni luce nello spazio nel corso di 13,8 miliardi di anni, l’oggetto che avrebbe potuto emettere quella luce, al momento, si troverà a 46 miliardi di anni luce di distanza, come illustra l’animazione qui sotto.
Perché la storia dell’Universo viene rappresentata a forma di cono
L’Universo, sulla più grande delle scale cosmiche, è pieno di vari tipi (o specie) di energia. In particolare, contiene: l’energia oscura (pari a circa il 68%), la materia oscura (il 27% dell’Universo), materia normale (4,9% dell’energia nell’Universo), neutrini, che hanno una massa minuscola ma diversa da zero e costituiscono circa lo 0,1% dell’energia nell’Universo, e fotoni, o particelle di luce, che sono stati prodotti principalmente dal Big Bang (e in secondo luogo dalle stelle), e che costituiscono solo circa lo 0,01% dell’energia presente nell’Universo.
Poiché la densità energetica dell’Universo e la velocità con cui l’Universo si espande sono direttamente collegate, significa che la velocità di espansione dell’Universo è cambiata, in particolare è diminuita, nel tempo. All’inizio, l’Universo si stava espandendo molto rapidamente ed era dominato da radiazioni ad alta energia, con grandi densità di fotoni, ciascuno con energie molto elevate. Mentre l’Universo si espandeva, quella radiazione si raffreddava mentre si allungava a lunghezze d’onda sempre più lunghe. Questa storia, dell’evoluzione cosmica in un Universo in espansione contenente le specie di energia conosciute nelle giuste proporzioni, è ciò che queste illustrazioni “a forma di cono” o “a forma di tubo” tentano di mostrare a tutti noi.
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Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “Why is the Big Bang shown as a tube?” su Big Think.
