cosmologia

Alzi la mano chi da bambino (e non solo da bambino) non ha infastidito genitori, parenti ed insegnanti con domande imbarazzanti del tipo perché il sole è rotondo? oppure perché il cielo è rosso al tramonto?.

Il post di oggi comincia con una domanda che potremmo includere nella numerosa famiglia di quelle scritte sopra, ci chiediamo infatti perché il cielo è buio di notte? .

La risposta potrebbe sembrare banale dal momento che di giorno il cielo è illuminato dalla luce del Sole e pertanto tramontando il nostro astro di fiducia ci troviamo al buio. Considerando l’Universo come infinito (cosa che suppongono in tanti) e riempito uniformemente di stelle dovremmo guardando in un qualunque punto del cielo vedere una stella, senza alcun buco tra di esse. Ci dovrebbe essere quindi luce ovunque e dovremmo avere notti illuminate a giorno , anzi, nel Settecento si era calcolato addirittura che il cielo sia di giorno che di notte dovrebbe essere ben 90.000 volte più luminoso del Sole. Questo è molto distante dalla nostra realtà, da quello che possiamo osservare quotidianamente.

Il dilemma, battezzato paradosso di Olbers, dal nome di un medico e astronomo dilettante che lo espose e formalizzò (anche se nell’aria l’idea pare ci fosse già), non rappresentava un grosso problema per i sostenitori di un Universo finito e limitato (che però hanno altre gatte da pelare) e nemmeno per coloro che sostenevano che le stelle fossero di natura diversa dal Sole, ma per chi pensava che il Sole fosse come le stelle lontane e che l’Universo fosse infinito era quantomeno paralizzante.

Nell’ambito della cosmologia newtoniana furono proposte alcune soluzioni, ma nel 1848 un’intuizione giunse dal poeta e scrittore americano Edgar Allan Poe.

L’autore di Racconti grotteschi e arabeschi , per chi non lo sapesse, era interessanto alle scienze, ( esiste anche una poesia in merito) come traspare spesso nei suoi racconti (consiglio riguardo a questo Mellonta Tauta e Il millesimo secondo racconto di Sherazade), tant’è che scrisse anche un poema in prosa (facilmente reperibile su Internet) intitolato Eureka che di scienze tratta.

In quest’opera Poe si interroga anche sul nostro problema ed espone una soluzione che si basa sulla finitezza del tempo passato.

“Se la successione delle stelle fosse infinita, lo sfondo del cielo ci presenterebbe una luminosità uniforme con quella esposta dalla Galassia, poiché non vi sarebbe assolutamente neanche un punto in tutto questo sfondo in cui non esisterebbe una stella. L’unico modo per comprendere , in una tale condizione, i vuoti che il nostro telescopio individua in innumerevoli direzioni sarebbe quello di supporre che la distanza dello sfondo invisibile sia così immensa che mai nessun raggio abbia finora potuto giungere fino a noi”

E.A.Poe Eureka. Saggio sull’universo spirituale e materiale

Da queste poche righe si può pensare che lo scrittore abbia intuito una certa finitezza nella velocità della luce e soprattutto il fatto che osservare lontano nello spazio equivale in un certo senso a guardare il passato. Si forma quindi un orizzonte : la luce delle stelle che si trovano al di là di esso non ci raggiunge e per tale ragione il cielo non risplende in modo uniforme.

Il terzo ingrediente di questo post, la cosmologia relativistica (quella del Big Bang, per intendersi) offre almeno tre risposte possibili al paradosso di Olbers.

La prima può sembrare banale ma afferma semplicemente la finitezza dello spazio: la cosmologia relativistica infatti ammette modelli di spazio finito (risolvendo tramite alcuni concetti di geometria i problemi dello spazio finito degli antichi) e modelli di spazio infinito e si potrebbe dire che non ha ancora deciso.

La seconda risposta consiste sostanzialmente in uno sviluppo dell’intuizione dell’autore di The Raven e nel problema dell’orizzonte cosmologico.

Vi è infine una terza risposta che si basa sul modello dell’Universo in espansione (si pensi al modello del panettone), altrimenti noto come universo inflazionarlo. La dilatazione dello spazio che sta alla base di questo modello, oggi ampiamente accreditato, modifica il modo di propagarsi della luce dalle stelle a noi osservatori. Ciò accade semplicemente perché la luce si comporta come un’onda presentando un analogo dell’effetto Doppler. Si ha quindi uno spostamento di frequenza detto red shift ovvero uno spostamento verso il rosso, perché ricordiamo che i colori non sono altro che diverse frequenze della luce, della luce emessa da stelle e galassie in movimento e una diminuzione della sua energia. Non sempre lo spostamento si limita al rosso, ma se la galassia è piuttosto distante anche se la stella emette luce visibile noi riceviamo radiazione infrarossa, invisibile. I “buchi” nel cielo corrisponderebbero quindi a stelle e galassie così distanti che da esse riceviamo soltanto radiazione infrarossa.