9 dei fatti più strabilianti sulluniverso

Luniverso è sbalorditivo. Mettiamola così: tutta la sua materia ordinaria, tutte le particelle che ci compongono e tutto ciò che possiamo vedere costituiscono solo il 4% della sua materia. Abbiamo scoperto solo la principale componente di massa dellUniverso, la cosa che ne costituisce il 70%, nel 1998. La chiamiamo energia oscura, anche se nessuno ha la minima idea di cosa sia esattamente.

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LUniverso ” , per parafrasare il biologo britannico JBS Haldane, “non è più strano di quanto immaginiamo. È più strano di quanto possiamo immaginare”. Per celebrare questo gioioso fatto, ecco 9 delle più sorprendenti scoperte spaziali degli ultimi tempi.

Le galassie attive spesso emettono 100 volte più luce di una normale galassia. Con la scoperta nel 1963 di quasar, era chiaro che la luce non proveniva dalle stelle ma da una regione centrale più piccola del Sistema Solare.

Lunica fonte di energia concepibile è la materia riscaldata fino allincandescenza mentre precipita in un gigantesco buco nero fino a 50 miliardi di volte la massa del Sole.

Negli anni 90, il telescopio spaziale Hubble della NASA ha scoperto che, sebbene le galassie attive rappresentino solo l1% circa delle galassie, i buchi neri supermassicci non sono unanomalia.

Quasi tutte le galassie, compresa la nostra Milk y Way, ne contiene uno, ma affamati di cibo, la maggior parte si è spenta.

Cosa ci fanno i buchi neri supermassicci nel cuore delle galassie? Erano i semi attorno ai quali le galassie si sono congelate? O le galassie appena nate le hanno generate? Queste rimangono alcune delle più grandi domande irrisolte in astrofisica.

Il calore della palla di fuoco del Big Bang è stato imbottigliato nellUniverso. Non aveva un posto dove andare, quindi è ancora intorno a noi oggi.

La cosa strana è che la sua temperatura – 2,725 ° C sopra lo zero assoluto (–270 ° C), la temperatura più bassa possibile – è essenzialmente la lo stesso ovunque.

Tuttavia, se immaginiamo lespansione cosmica in esecuzione allindietro, come un film al contrario, scopriamo che le parti dellUniverso che si trovano sui lati opposti del cielo oggi non erano in contatto quando la palla di fuoco di la radiazione si è liberata dalla materia.

In altre parole, non cè stato tempo sufficiente perché il calore si spostasse tra di loro e la temperatura si equalizzasse dalla nascita dellUniverso.

Gli astronomi risolvono questo problema mantenendo che allinizio lUniverso era molto più piccolo del previsto, quindi il calore si è spostato facilmente.

Per passare da questa dimensione più piccola a quella attuale, lUniverso ha dovuto attraversare una raffica iniziale di espansione superveloce, nota come inflazione.

Cè una scoperta così sorprendente che deve ancora penetrare nella coscienza della maggior parte degli scienziati attivi: tutto ciò che la scienza è stata studiare questi ultimi 350 anni non è che un contaminante minore dellUniverso.

Solo circa il 4,9% dellenergia di massa dellUniverso sono atomi: il tipo di cose che tu, io, le stelle e le galassie siamo fatti di (e, di questo, solo la metà è stata avvistata con i telescopi).

Circa il 26,8% dellenergia di massa cosmica è materia oscura invisibile, rivelata perché trascina con la sua gravità la materia visibile.

I candidati a ciò che costituisce la materia oscura includono particelle subatomiche fino ad ora sconosciute e buchi neri prodotti nel Big Bang.

Ma, oltre alla materia oscura, cè lenergia oscura, che rappresenta il 68,3% lenergia di massa dellUniverso.

È invisibile, riempie tutto lo spazio e accelera lespansione cosmica. E la nostra migliore teoria – la teoria quantistica – sovrastima la sua densità di energia di un fattore uno seguito da 120 zeri!

Luniverso non è esistito per sempre. È nata. 13,82 miliardi di anni fa tutta la materia, lenergia, lo spazio – e persino il tempo – esplose in una gigantesca palla di fuoco chiamata Big Bang.

La palla di fuoco iniziò ad espandersi e, fuori dai detriti di raffreddamento, alla fine si congelò il galassie – grandi isole di stelle di cui la nostra Via Lattea è una tra i duemila miliardi stimati. Questa, in poche parole, è la teoria del Big Bang.

In qualunque modo la si guardi, lidea che lUniverso sia nato dal nulla – che ci fosse un giorno senza ieri – è assolutamente fuori di testa. Ma questo è ciò che ci dicono le prove.

Sorge subito una domanda: cosa è successo prima del Big Bang?

La riluttanza ad affrontare questa imbarazzante domanda è il motivo per cui la maggior parte degli scienziati ha dovuto essere trascinata calci e urla per accettare lidea del Big Bang.

LUniverso si sta espandendo, le sue galassie costituenti volano via come frammenti di schegge cosmiche allindomani del Big Bang. Lunica forza che opera dovrebbe essere la gravità, che agisce come una rete elastica tra le galassie, rallentandole.

Ma nel 1998, contrariamente a tutte le aspettative, gli astronomi hanno scoperto che lespansione dellUniverso sta effettivamente accelerando su.

Per spiegarlo, hanno postulato lesistenza di cose invisibili, che hanno chiamato energia oscura, che riempiono lo spazio e hanno una gravità repulsiva. È la gravità repulsiva di questa energia oscura che sta accelerando lespansione cosmica.

Lenergia oscura rappresenta quasi i due terzi dellenergia di massa dellUniverso. La scienza scolastica è quindi al passo con i tempi nel dire che la gravità fa schifo. Nella maggior parte dellUniverso soffia!

Alza il pollice. 100 miliardi di neutrini passano attraverso la tua miniatura ogni secondo. 8,5 minuti fa erano nel cuore del Sole.

I neutrini solari sono un sottoprodotto delle reazioni nucleari che generano la luce solare. Quando Ray Davis decise di rilevarli con 100.000 galloni di liquido detergente in una miniera nel South Dakota, si aspettava di confermare limmagine standard del Sole.

Invece, ha trovato solo un terzo dei neutrini previsti , qualcosa che non solo è stato confermato da esperimenti successivi, ma ha portato al suo Premio Nobel.

I neutrini sono particelle subatomiche spettrali esistenti in una strana sovrapposizione quantistica, simile a un animale che è contemporaneamente una mucca, un maiale e un pollo.

Mentre viaggiano dal Sole, passano dallessere un neutrino elettronico, un neutrino muonico e un neutrino tau, motivo per cui gli esperimenti sensibili a un solo tipo raccolgono un terzo del numero previsto.

Gli scienziati odiano invocare qualcosa di speciale sulla nostra situazione nelluniverso. “Speciale” è improbabile mentre “tipico” è probabile.

Ma la scoperta di pianeti attorno ad altre stelle – alla fine ne sono state confermate più di 3.500 – ha creato mal di testa. Nessuno è come il nostro.

Esistono sistemi planetari super compatti in cui tutti i pianeti orbitano più vicino alla loro stella madre di quanto non faccia Mercurio, il pianeta più interno del Sistema Solare, con il Sole.

Ci sono pianeti di massa di Giove che devono essere migrati verso linterno.

Ci sono pianeti in orbite altamente ellittiche, simili a quelle delle comete.

E ci sono pianeti che orbitano intorno al modo sbagliato intorno alle loro stelle.

Dato che si ritiene che i pianeti si congelino a causa del gas e della polvere che turbinano nella stessa direzione attorno a un sole appena nato, questultima scoperta è particolarmente difficile da spiegare.

Finora, nessuno sa se linsolito del nostro Sistema Solare abbia qualcosa a che fare con la razza umana che è sorta per notarlo.

Il 14 settembre 2015 sono state rilevate per la prima volta onde gravitazionali sulla Terra. Queste increspature nel tessuto dello spazio-tempo – previste da Einstein nel 1916 – provenivano dalla fusione di due buchi neri in una galassia lontana.

In breve, la potenza emessa era 50 volte maggiore di quella di tutte le stelle delluniverso si sono combinate. Ma questo non è stato lunico aspetto sbalorditivo dellevento.

Ciascuno dei buchi neri era nel range di 30 masse solari. Poiché un buco nero è ciò che resta dopo che la maggior parte di una stella è esplosa nello spazio come una supernova, le stelle precursori devono aver pesato almeno 300 masse solari.

Queste stelle sono incredibilmente rare oggi. Ma i due buchi neri avrebbero potuto essere i resti della primissima generazione di stelle – pensate per essere enormi – o addirittura buchi neri primordiali, nati nellinferno del Big Bang stesso.

Ci sono circa 100.000.000.000.000.000.000.000 di stelle nelluniverso. E probabilmente più pianeti che stelle. Eppure in tutta questa immensità cè solo un posto che conosciamo dove esiste la vita: la Terra.

Nonostante le ricerche di segnali intelligenti, non è stato trovato alcun segno di vita extraterrestre intelligente. In effetti, cè una buona argomentazione che se tali forme di vita esistono là fuori, non solo dovremmo vederne i segni, ma dovrebbero già essere arrivate qui.

“Dove sono?” il famoso fisico Enrico Fermi ha chiesto. Alcuni astronomi pensano che la risposta sia che siamo soli, che qualcuno debba essere il primo.

Ma lassenza di prove non è prova di assenza. Ci sono voluti tre miliardi di anni per passare da una singola cellula a una vita complessa, il che suggerisce che fare questo passo è difficile.

Le civiltà tecnologiche come la nostra potrebbero essere rare e la loro vita breve; potremmo aver perso altre di milioni o miliardi di anni. Laltra alternativa è che quella più vicina potrebbe essere semplicemente troppo lontana per essere rilevata.

Marcus Chown è uno scrittore e autore scientifico. Questo articolo è apparso originariamente nel numero di gennaio 2018 di BBC Sky at Night Magazine.