Origini dell'universo: la teoria del Big Bang

L'affascinante teoria del Big-Bang, è un modello fisico-matematico che descriverebbe la nascita del nostro universo.

Secondo questa teoria, proposta da G. Gamow nel 1946, tutta la materia dell'universo era racchiusa in un unico nucleo dalle dimensioni infinitamente piccole e dalla temperatura e densità infinitamente grandi. 

Provate ad immaginare tutti i miliardi di galassie dell'universo concentrate in uno spazio miliardi e miliardi di volte più piccolo di una granello di borotalco! Ci riuscite? Nessuno in realtà è mai stato lì, ma voci di corridoio dicono che facesse calduccio e che si stavo alquanto strettini. 

Comunque sia quello era il momento "zero". L'inizio di tutto, anche del tempo (anche se su questo punto stanno fiorendo nuove teorie e il discorso si complica).

Un bel giorno (anche se non c'erano ancora i giorni perchè non c'era il tempo) questo cosino esplose e quello che diventerà l'universo cominciò ad espandersi.

Nei primissimi attimi dopo l'esplosione successe un po' di tutto: cominciarono a formarsi i vari tipi di particelle elementari (ad esempio i protoni e gli elettroni, che sono quelle piccolissime particelle che formano gli atomi, i quali costituiscono la materia come noi la conosciamo, vediamo e tocchiamo tutti i giorni). Poi le particelle iniziarono a combinarsi fra di loro e dopo 300.000 anni nacquero i primi atomi. Questi pargoletti erano atomi di idrogeno, deuterio ed elio, i progenitori di tutti gli altri atomi dell'universo, come ad esempio gli atomi di ossigeno, di ferro e compagnia bella. Questa fase dell'espansione dell'universo è chiamata era atomica.

Da questo punto in poi comincia quindi a formarsi la materia, mentre prima c'era una sorta di fluido fatto solo di particelle, è difficile immaginare un "qualcosa" che esiste, ma che non sia nulla di simile alla materia che ci costituisce e che ci circonda.

D'altra parte nessuno era lì a guardare e quindi... niente.

Si formano le prime stelle, poi le galassie che si separano fra di loro e si allontanano sempre di più, tanto che ancora adesso si stanno allontanando le une dalle altre.

Da allora è cominciata l'epoca della materia nella quale anche noi viviamo. In tutto quel periodo in cui le particelle morivano, nascevano e si combinavano, successero cose molto complesse da spiegare, tanto che quello spazio di tempo è stato suddiviso in ere, anche della durata di pochi microsecondi, caraterizzate da cambiamenti particolari e definitivi.

Ma se nessuno era lì, come hanno fatto gli scienziati a teorizzare un evento del genere? Gli astronomi e i fisici hanno osservato l'universo in tutti i suoi aspetti. Hanno calcolato la velocità delle galassie, le distanze, e soprattutto come questi valori cambiavano nel tempo. Mettendo insieme tutti questi dati hanno calcolato quella che poteva essere la situazione tanto tempo fa. 

Con equazioni complicatissime,  cervelli dalle dimensioni di un cocomero, tutti insieme, hanno ideato questo modello che corrisponde  molto bene a tutti questi calcoli.

C'è anche una bellissima teoria che descrive l'universo pulsante, e cioè un universo che ogni 80 miliardi di anni compie un ciclo intero: big bang, espansione, contrazione, big bang, continuamente così. In questo momento il nostro universo ha 13 miliardi di anni, perciò prima abbiamo ancora 67 miliardi di anni di attesa prima di vedere cosa succede in quel puntino con dentro tutto l'universo.

Asteroidi, meteore e meteoriti

Oltre ai pianeti come la Terra, cioè pianeti con una massa solida, esistono molti altri corpi celesti chiamati asteroidi. Sono più piccoli dei pianeti ed hanno forme irregolari, suggerendo l'idea che di siano originati da corpi più grandi come appunto i pianeti.

Gli asteroidi più piccoli e di solito formati in gran parte da ghiaccio vengono chiamati comete, mentre quelli più piccoli ancora, alcuni dei quali per l'appunto frammenti di comete, prendono il nome di meteoroidi.

I meteoroidi vengono anche descritti semplicemente come detriti, granelli di polvere cometaria, pezzi di roccia, frammenti di pianeti e altro. Insomma materiale di piccole dimensioni che girovaga ovunque. Nel sistema solare se ne trovano in grande abbondanza.

Quando le traiettorie di questi corpi intersecano l'atmosfera terrestre, s'infiammano e si consumano rapidamente, prendendo il nome di meteore, stelle cadenti o anche bolidi se caratterizzati da alta luminosità, lasciando le loro tipiche scie luminose ed incandescenti.

Di tanto in tanto ne possiamo vedere qualcuna, ma in certi periodi dell'anno, o quando la terra incontra la scia di una cometa, il cielo notturno si riempie di questi spettacolari fenomeni.

Un esempio è conosciuto come la notte di San Lorenzo, che cade il 10 agosto di ogni anno. In questa notte la terra interseca le Perseidi che sono uno sciame meteoritico formato dalle polveri lasciate lì dalla cometa  Swift-Tuttle nel 1992 e in tutti i precedenti passaggi orbitali (il prossimo avverrà nel 2126).

E' la notte in cui le persone si sdraiano sotto le stelle ad ammirare lo spettacolo esprimendo desideri. Sembra infatti che i desideri espressi mentre si ammira una stella cadente, si avverino sempre. Ma è anche la notte in cui tutti gli appassionati di astronomia si attaccano ai loro telescopi fino alle prime luci dell'alba.

Il 17 novembre del 1966 la Terra attraversò lo sciame meteoritico delle Leonidi e si poterono osservare 40.000 meteore in 40 minuti!

Quando una meteora sopravvive al passaggio attraverso l'atmosfera e precipita sulla Terra, prende il nome di meteorite. Sono rocce carbonizzate, molto pesanti e scure e di solito piccole.

Uno dei meteoriti più famosi è Murchison, caduto in Australia nel 1969 sotto forma di numerosi frammenti, è molto studiato per l'eccezionale varietà di sostanze chimiche in esso contenute, tra le  quali anche composti organici essenziali per la vita. Qui sotto ne vedete un frammento sezionato.

Ma guardate cosa combinò un meteorite di 45 metri di diametro che precipitò in Arizona alla velocità di 64.000 km/h, 50.000 anni fa:

provocò un cosiddetto cratere, di 1,2 km di diametro e una profondità di 200 metri! In questo caso un ombrello non vi sarebbe servito a molto...

Le comete

Le comete sono "piccoli" blocchi di ghiaccio che orbitano intorno al sole. Sono infatti corpi considerati come facenti parte del sistema solare.

Sono masse ghiacciate che quasi mai superano i 10 km di diametro e sono un insieme di anidride carbonica, metano ed acqua ghiacciati, mescolati a detriti rocciosi. Insomma una specie di enorme palla di neve sporca, un iceberg di 10 km che si stacca dal polo e si mette a volare per l'universo.

Le orbite delle comete sono particolari poiché molto eccentriche (ovali allungatissimi) e variamente inclinate rispetto al piano dell'orbita dei pianeti.

Quando si avvicinano al sole, si fondono e cominciano ad assumere un aspetto luminoso e brillante, inoltre rilasciano una coda argentea composta da gas e polveri rilasciati con la fusione.

Ma nello spazio non c'è attrito (quella cosa che, per esempio, vi frena quando correte controvento), quindi, anche queste particelle che si staccano dovrebbero viaggiare comunque alla stessa identica velocità del blocco fuso. E allora come fa a formarsi la scia? 

Perchè avvicinandosi al sole, oltre all'innalzamento della temperatura, aumenta anche il vento solare, cioè tutto un insieme di particelle che il sole proietta nello spazio intorno a sè. Sono proprio queste particelle che, colpendo i gas e le polveri, le fa rimanere indietro rispetto al blocco principale della cometa. Sono queste particelle a costituire l'attrito.

Rimanendo indietro, gas e polveri, disegnano quella splendida scia luminescente che caratterizza le comete.

L'insieme di gas e polveri prende il nome di chioma.

Vi sono comete che si fanno vedere dalle nostre parti in modo periodico, la loro orbita dura dai 3 ai 150 anni e sono chiamate comete periodiche.

Altre sono dette comete non periodiche e ci vengono a trovare solo una volta ogni qualche migliaio di anni.

La cometa forse più famosa è la cometa di Halley che ci è abbastanza affezionata e ci visita ogni 67 anni. 

Due secoli fa apparve la Grande Cometa del 1811, dalla chioma più grande mai osservata nel cielo: era larga 2 milioni di km, era più larga del sole!

La Grande Cometa del 1843 deteneva invece il primato della coda più lunga: circa 200 milioni di km! Come la distanza fra il Sole e Marte.

La cometa di De Chésaux aveva ben sei code

La cometa di Delevan fu osservata nel 1914 e si suppone che il suo periodo di rivoluzione duri 24 milioni di anni.

Le comete non hanno una durata infinita, perché ad ogni passaggio dal Sole perdono un po' di materiale, e addirittura, se attraversano gli strati superiori dell'atmosfera solare, possono  danneggiarsi e disintegrarsi rapidamente.

La cometa di Biela ebbe proprio questa brillante idea e decise di dare un'occhiatina più da vicino al sole. Era una cometa periodica e venne più volte osservata, ma dopo questo passaggio risultò essere spezzata in due parti. 

Per qualche anno sopravvisse così, con questi due spezzoni che orbitavano paralleli, poi non fu più vista, e nessuno portò mai più notizie di lei. Ma un bel giorno, nel 1877, la Terra attraversò l'orbita di questa cometa ritrovandosi immersa in una stupefacente pioggia di stelle cadenti. Gli atronomi ne contarono 160.000: erano i detriti di quella cometa, un ultimo spettacolare regalo di una di queste affascinanti e misteriose viaggiatrici solitarie.

La cometa di Hale-Bopp è una delle più luminose osservate di recente (1997).

I pianeti del sistema solare

Il sistema solare è costituito da una stella, fatta di gas incandescenti, circondata da alcuni pianeti. Questi pianeti, che sono molto più piccoli della stella, girano, orbitano in continuazione intorno ad essa, grazie alla forza di gravità, una forza invisibile che impedisce che se ne scappino via per l’universo.

La stella si chiama Sole, mentre i pianeti si chiamano Mercurio, Venere, Terra, Marte Giove, Saturno, Urano e Nettuno. Un po’ come mamma anatra con i suoi anatroccoli il sistema solare gironzola anch’esso in un immensamente vasto insieme di miliardi di stelle che si chiama galassia.

I più preparati però potrebbero protestare perchè nell’elenco manca Plutone. Una volta esso era considerato il nono pianeta, ma oggi gli astronomi hanno riaperto il dibattito se considerarlo o meno tale. Nell’attesa delle loro decisioni i pianeti sono otto.

Mercurio

E’ il pianeta più vicino al sole ed anche il più piccolo (Plutone sarebbe però ancora più piccolo), circa il doppio della luna.

Se noi ci lamentiamo per le temperature che vanno da -20 °C d’inverno ai +40°C d’estate, cosa dovrebbero dire i mercuriani se esistessero? La loro temperatura varia da -183°C della notte ai +427°C del giorno! E’anche vero che il loro giorno dura 88 dei nostri.

E’ detto il pianeta di metallo poiché dotato di un grosso nucleo metallico e una crosta sottile.

Venere

E’ il secondo pianeta ed è un po’ più piccolo della Terra.

E’ un pianeta molto luminoso per via della sua atmosfera che riflette intensamente la luce del Sole, tanto che quando si avvicina alla Terra diventa l’astro più luminoso dopo Sole e Luna. Un pianeta di grande fascino, ma che sul quale è meglio non andare a fare un pic-nic in quanto la temperatura è più alta di quella di Mercurio (per via dell’effetto serra della sua atmosfera) e moriremmo subito per l’aria velenosa, per la pressione e per la romantiche pioggerelle di acido solforico.

Terra

E’ l’unico pianeta che può ospitare la vita come noi la intendiamo. Ciò è dovuto all’acqua che riesce a mantenersi allo stato liquido. L’acqua allo stato liquido è l’elemento assolutamente indispensabile per l’esistenza di qualunque forma di vita.

La Terra ha una piccola crosta terrestre, sotto la quale si trova una massa fusa, e più sotto ancora un piccolo nucleo roccioso.

Per saperne di più sulla terra, andate a fare una passeggiata in giro finché si può, o anche farvi un viaggio al centro della Terra se ne avete voglia.

Marte    

E’ il quarto pianeta, quello che assomiglia maggiormente alla Terra e che ha ispirato la maggior parte dei film di fantascienza che parlano di alieni.

Il suo giorno è di sola mezz’ora più lungo del nostro ed è grande la metà del nostro pianeta.

Fa un po’ freddino, la temperatura media è -28°C, ma coprendosi bene ci si potrebbe anche resistere. Però l’atmosfera non va bene poiché è soprattutto anidride carbonica ed è troppo rarefatta.

E’ detto il pianeta rosso, per la colorazione che mostra, probabilmente dovuta al suolo ricco di ferro.

Giove  

E’ il quinto pianeta ed è enorme, il più grande di tutti. Il suo diametro è 11 volte quello della terra.

Ha la particolarità di essere composto quasi completamente da gas, come una nuvola gigantesca, con solo un piccolo (relativamente piccolo) nucleo solido roccioso, simile a quello della Terra anche come dimensioni. I gas sono soprattutto idrogeno ed elio.

Sulla sua superficie spicca una grande macchia rossa. Si tratta di un ciclone immenso alto 8 km, lungo 40.000 km, largo 14.000 km, con venti fino a 500 km/h. Andate con un ombrello robusto altrimenti vi sarà spazzato via.

Saturno

E’ il sesto pianeta ed è un po’ più piccolo di Giove. Anch’esso però è un pianeta gassoso. Saturno ha una sua splendida peculiarità: i bellissimi anelli che, come preziosi orpelli, ne impreziosiscono la figura infondendola di misterioso carisma. Questi anelli in realtà sono migliaia di anelli concentrici formati da pulviscolo, polveri e frammenti delle più svariate dimensioni. Se volete fare un giro di giostra approfittatene: ancora non c’è nessuno a far pagare il biglietto!

Urano

E’ il settimo pianeta e le sue dimensioni sono a metà strada fra i pianeti piccoli e pianeti grandi, esso appare di colore verde.

Anche Urano ha un suo piccolo sistema di anelli.

La temperatura media è di -214°C ed è soprannominato pianeta che rotola. Questo perchè “gira di traverso”, cioè mostra la sole, alternativamente nell’arco della giornata, prima un polo e poi l’altro. Forse è ubriaco...

Nettuno

E’ l’ottavo pianeta, molto simile a Urano, ma appare di un colore azzurrognolo, la sua orbita si interseca con quella di Plutone che a volte è più vicino al sole rispetto a Nettuno, a volte è più lontano.

Plutone

Sarebbe il nono pianeta, soprannominato pianeta nano, essendo il più piccolo di tutti. Il suo diametro misura infatti circa 2.300 km. La sua orbita somiglia a quella di una cometa essendo estremamente ellittica. La sua superficie è ricoperta da un’atmosfera ghiacciata di metano e azoto. Si suppone che il suo interno sia costituito da un miscuglio di roccia e ghiaccio di acqua e di metano.

Smiley e Karla

Sono dei mini pianetini, non classificati come pianeti. Fanno parte della Fascia di Kuiper, costituita appunto da questi planetesimi. che si trova all’estremità del sistema solare, affacciata al grande mistero del cosmo che ci criconda.