Dark flow

Dark flow galaxy cluster plot

C’e’ una forza ignota lassù nell’Universo, oltre le stelle che risucchia le galassie.
E non è un buco nero.

Spiegati meglio – mi chiede un po’ preoccupato il mio cane.

E’ come se le galassie del nostro universo visibile stessero viaggiando, come un branco di pesci, in una singola direzione risucchiate da una forza oscura.

Un’altra forza oscura? – mi domanda Bleff.

Non proprio una forza, caro mio. L’hanno ribattezzata “dark flow” ed e’ un “flusso oscuro” che risucchia centinaia di galassie verso i confini dell’universo, a una velocità così elevata, quasi 900 km al secondo, che non può essere spiegata con nessuno dei fenomeni già noti.

E chi l’avrebbe scoperta?

A dire il vero è stata scoperta già nel 2008, ma solo ora sta ottenendo l’attenzione che merita con le nuove analisi sull’effetto della cosiddetta contaminazione dei fotoni da parte delle polveri e particelle nello spazio.
Lo ha scoperto un gruppo di ricercatori guidati da Alexander Kashlinsky, del Goddard space flight center della Nasa di Greenbelt (Usa). A una prima analisi,  all’origine del potente flusso di materia sembra esserci una forma di energia ancora sconosciuta che permea il cosmo.

Mi vuoi dire che questa forza o flusso non è nel nostro universo? – vedo il mio cane sempre più sbigottito.

Effettivamente il problema potrebbe essere espresso in questi termini. Il fenomeno potrebbe anche essere provocato da qualcosa che sta proprio al di là dell’universo osservabile, quello che i nostri telescopi ci permettono di studiare. Un oggetto gigantesco, misterioso e invisibile, capace di attrarre verso di sé miriadi di stelle, con una forza di gravità straordinaria.

E come è avvenuta questa scoperta ?

La scoperta – caro amico di scienza – è avvenuta quando il ricercatore Kashlinsky e il suo gruppo hanno concentrato l’attenzione su una delle più grandi strutture del cosmo un enorme grappolo composto da circa 700 galassie, che si trova a 6 miliardi di anni luce dalla Terra, ossia a circa metà strada fra noi e i limiti dell’universo osservabile.

E cosa hanno osservato?

All’interno di questo ammasso c’è un gas caldissimo che emette raggi X. E proprio analizzando come i raggi X interagiscono con i fotoni della radiazione di fondo, ossia la radiazione che permea l’universo il rimasuglio dell’energia messa in gioco durante il Big Bang, è stato possibile identificare il movimento dell’ammasso.

I raggi X, infatti, (mi sono documentato),  modificano il moto dei fotoni della radiazione di fondo, facendo variare la sua temperatura. Il fenomeno è noto come ‘effetto cinematico Sunyaev-Zel’dovich’, che Kashlinsky ha potuto osservare. Perciò ha dedotto che il grappolo di galassie si sta muovendo a quasi 3,2 milioni di km all’ora, verso una regione del cielo che si trova tra le costellazioni del Centauro e della Vela.

E cosa ci vedi di strano in questa migrazione di stelle?

C’è di strano che questo movimento è incompatibile con quello dell’espansione del resto dell’universo, e quindi deve essere provocato da una forza diversa da quella che, derivata dal Big Bang, ancora oggi spinge il cosmo ad allargare i suoi confini.

Gli astronomi escludono che la causa di questo fenomeno sia la materia oscura o l’energia oscura: la materia oscura non può essere la causa del flusso perché in corrispondenza del flusso non è stata dedotta la presenza di materia oscura; non può essere neanche l’energia oscura perché ci si aspetta che essa sia distribuita in modo uniforme nell’universo e non può spiegare quindi lo spostamento a grandi velocità solo di alcune galassie.

Quindi al momento possiamo solo dire che la materia e l’energia dell’universo osservabile non possono produrre il flusso che misuriamo. Per questo gli astronomi hanno ipotizzato che all’origine del movimento ci sia una forza ancora sconosciuta. Oppure che il dark flow sia il risultato di un’attrazione esercitata da un oggetto che si trova a più di 13 miliardi e 700 milioni di anni luce da noi. Ovvero, nella porzione di universo che i nostri telescopi non possono raggiungere.

Questo è sbalorditivo e sconvolgente. Questo nuovo concetto sfida i modelli cosmologici basati sull’assunto che l’Universo sia più o meno simile ovunque, e che le galassie, attratte dalla gravità delle loro vicine, si spostassero in modo relativamente casuale. – commenta il mio cane, che non è un tipo da discussioni da salotto o da intrattenimento.

Proprio così. Ma sulla natura di questo ‘mostro’ possiamo fare soltanto ipotesi. Né, in futuro, possiamo sperare di inventare telescopi abbastanza potenti da permetterci di sbirciare al di là dei confini dell’universo osservabile. Questo limite, infatti, è intrinseco alla natura del cosmo, e dipende da come l’universo si è formato.

Allora quale sarebbe la ipotesi più plausibile di questo fenomeno?

Seguimi con attenzione.
Immediatamente dopo il Big Bang, avvenuto appunto 13 miliardi e 700 milioni di anni fa, ci fu una rapidissima espansione, quella che gli astronomi chiamano “inflazione”, che, nell’arco di miliardesimi di miliardesimi di miliardesimi di secondo fece passare l’universo dalle dimensioni di un atomo a quelle di un’arancia.

Poiché l’inflazione avvenne a una velocità superiore a quella della luce, la radiazione luminosa non riuscì a tenere il passo con essa. Si creò quindi uno scarto fra la porzione di universo raggiunta dalla luce e il cosmo nella sua totalità. E con l’espansione successiva, tuttora in corso, lo scarto si e’ mantenuto. Nessuno strumento e’ in grado di vedere che cosa c’e’ al di là della porzione raggiunta dalla luce, ma si stima che oltre quel confine ci siano ancora miliardi di anni luce di universo ‘non osservabile’.

Questo è semplicemente sconcertante – osserva il mio cane che ora drizza tutte e due le orecchie.

Il ‘mostro’ che genera il dark flow si trova proprio lì, al di là dell’universo visibile.
Nonostante sia piu’ facile ipotizzare che l’energia che spinge il flusso di materia osservato da Kashlinsky provenga da qualcosa che sta oltre l’universo osservabile, non si puo’ comunque escludere del tutto che forme di energia ancora sconosciute siano presenti nella porzione di cosmo che gli astronomi possono studiare.
Anche perché questa anomalia non e’ unica nel suo genere. Mike Hudson, cosmologo dell’Università’ di Waterloo in Ontario (Canada), ha scoperto infatti, che a qualche milione di anni luce dalla Terra, esiste una porzione di universo che si muove almeno una volta e mezzo più velocemente del resto.

Eppure deve esserci una spiegazione – osserva il mio cane.

Non c’e’ nulla al momento che dia una spiegazione a questa espansione disomogenea dell’universo. E per trovare una risposta, potrebbe anche essere necessario rivedere le nostre teorie sulla nascita del cosmo e su come questo si e’ evoluto.

Ma e’ davvero necessario ipotizzare l’esistenza di una nuova forza per spiegare il dark flow? Le conoscenze che gia’ abbiamo sono davvero insufficienti? I primi a porsi queste domande sono stati proprio gli astronomi. E in cima alla lista dei sospettati “sono finiti inizialmente -chiede il mio cane – altri due fenomeni che di per se’ sono gia’ un enigma la materia oscura e l’energia oscura.

L’esistenza della materia oscura – rispondo – che non può essere osservata direttamente dagli strumenti di cui disponiamo, e’ stata ipotizzata per spiegare i movimenti di alcune stelle. In base ai calcoli effettuati, infatti, questi movimenti sono influenzati da una forza di gravita’ maggiore rispetto a quella generata dalla materia visibile che gli sta intorno. Gli astronomi hanno così concluso che nello spazio deve esistere anche un’altra forma di materia, ‘invisibile’ e capace di generare una gravità sufficiente a dare conto di questi fenomeni.

Se ho capito – mi ripete il mio cane – solo la presenza di questa materia oscura non può spiegare perché la maggior parte delle galassie si mantengono integre. Le stelle e gli astri di cui sono composte, infatti, non basterebbero a generare la forza di gravità necessaria a tenere sulle loro traiettorie le stelle piu’ esterne, senza farle scappare via”.

Oservazione molto acuta, bravo Bleff. Secondo le ipotesi più accreditate – aggiungo io – la maggior parte della materia oscura e’ costituita da particelle che non emettono radiazioni, per questo motivo gli attuali strumenti non riescono a vederle, ma che sono tuttavia soggette alla forza gravitazionale e all’interazione nucleare debole, una particolare forza della natura che si manifesta solo a livello subatomico. Queste particelle prendono il nome di Wimp (Weakly interacting massive particles, ossia particelle di grande massa debolmente interagenti) e non hanno una distribuzione uniforme nell’universo.

Ma neppure loro – continuo, mentre Bleff si riaccuccia guardandomi fisso negli occhi – bastano a spiegare la potenza del dark flow, anche perche’ in corrispondenza del flusso osservato da Kashlinsky la materia oscura non sembra neanche essere presente. L’energia oscura e’ stata scoperta studiando la velocità con cui si allontanava dalla Terra un particolare tipo di supernove, stelle di massa molto grande nella fase finale della loro vita quella dell’esplosione.

In definitiva – osserva Bleff – l’espansione dell’universo che dai risultati sta accelerando, opponendosi alla gravità, (che invece tende a farla rallentare), è dovuta a questa forza oscura, mentre il dark flow è di tutt’altra natura per quanto sarebbe fin troppo facile indicare questa energia come causa di questa “deriva” dell’universo.

Neppure l’energia oscura – rispondo al mio cane che si è ben appiattito sul tappetino – può essere la causa del dark flow. Infatti, oltre a essere di lievissima entità, i suoi effetti si possono osservare solo a grandi distanze e su lunghi periodi di tempo, e’ distribuita uniformemente nello spazio e non può quindi essere responsabile dell’accelerazione del moto degli astri osservata in regioni specifiche del cosmo. Per gli scienziati, l’enigma resta aperto.

A che punto sono le attuali ricerche? – domanda il mio cane che a questo punto di questa chiacchierata sembra dare segni di stanchezza, e non solo lui.

Sarò breve – caro molosso – Alcuni fisici ritengono che questo movimento collettivo riguarderebbe galassie relativamente vicine e non tutto l’universo visibile. E tutto ciò non sarebbe in contraddizione con i modelli cosmologici.
Il dibattito è aperto. A dire la parola fine saranno i nuovi dati sul fondo cosmico a microonde che il satellite Planck dell’ESA dovrebbe fornire tra circa un anno.
Quindi caro Bleff ne riparleremo fra un annetto.

Che fatica!

(tratto dal sito della Nasa . E per chi vuole saperne di più, clicchi qui ed anche qui, in inglese)

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Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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19 risposte a Dark flow

  1. Gianvito Scaringi ha detto:

    Il cosmo diventa ogni giorno più affascinante. Grazie, Bruce, per questo bell’articolo.

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  2. ross ha detto:

    Interessantissimo questo post. ma cosa ci sarà mai nell’Universo che non vediamo? credo di tutto e di più, e chissà quante altre meraviglie scopriranno i nostri scienziati. Ma secondo te, qual’è il vero scopo dell’esistenza dell’universo?
    Ciao, Ross 😀

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    • bruce ha detto:

      L’ho trovato interessantissimo anch’io appena l’ho letto pur facendo una gran fatica leggendolo in inglese.
      Al di là dell’universo dicono che non c’è nulla per il semplice motivo che non c’è lo spazio ed il tempo.
      Lo scopo?
      Dare a noi (non so se anche agli extra terrestri 😆 ) la possibilità di mangiare (bene), divertirsi (il più possibile), guadagnare (tanto), e fare tanto … e già proprio quello fin quanto si può … 😆
      Adesso chiedo anche a Bleff, ma credo che è d’accordo specie sul primo punto e l’ultimo. 😆
      Ciao

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  3. MARGHIAN ha detto:

    Ciao Bruce. Ieri ho visto questo post, ora l’ho letto di nuovo. Materia diffusa oltre quella raggiunta dalla luce (lo “scarto” in velocita’ generatosi nell’inflazione- o nelle inflazioni-). Quasi la cosa mi fa pensare ad un universo fatto “a sfere “quasi” concentriche che stanno ad una certa distanza- gli “scarti”- dalla “bolla centrale” dove ci troviamo noi, l’universo osservabile tramite la radiazione “che ci raggiunge” e, piu’ in la’, distanti fra loro. Forse ad attirare in maniera non omogenea interi ammassi di galassie in maniera “eccessiva” possono essere dei settori di universo non osservabile. Non escluderei l’esistenza di “universi vicini”, uno dei quali magari “stira” il nostro, o parte di questo, verso una direzione particolare. Di sicuro l’espansione del’universo non e’ cosi’ omogenea. Lo sarebbe se l’unica forza in gioco fosse la “spinta” generata dal Big Bang, ancora in atto ed “aiutata”- o provocata?- dalla energia oscura.

    “Inflazione” che porta lo spazio ad espandersi a velocita’ superiore a quella della luce. Allora (correggimi su tutto, senza problemi) una cosa che puo’ superare la velocita’ della luce esiste, ed e’ ..lo spazio che si espande- senza pero’ trasgredire il limite C: ogni cosa, nello spazio-in qualunque stato si trovi, inflazionario o meno, che abbia massa rimane comunque piu’ lenta della radiazione o luce….anche se mi riesce difficile coniugare questo con il fatto che… ammassi di galassie si siano allontanate talmente in fretta da generare lo “scarto” di velocita’ fra il “prima” ed il “dopo” di una fasi inflattiva del cosmo. Forse perche’ si e’ trattato di espansione accelerata..^dello spazio, mentre..^nello spazio, la luce e’ sempre la piu’ veloce. Ciao.

    Marghian

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    • bruce ha detto:

      Caro marghian, i tuoi commenti sono sempre pieni di spunti di riflessione.
      Questo non può che farmi piacere, al contrario di chi crede di avere la verità in tasca e la vuole per forza rifilare a coloro che ritengono addormentati (Testimoni di Geova e profeti simili … 😆 )

      La scienza è bella per questo, si può discutere, ma nessuno può arrogarsi il diritto di essere nel giusto fin quando non viene supportato da prove inconfutabili e tanto meno nascondersi dietro ad argomenti spirituali. In assenza di esse sono solo parole in libertà e presunzione se addirittura le si vogliono imporre ad altri.

      Detto questo a difesa del sacro principio delle prove provate, anch’io la penso come te.
      Tutti riteniamo infatti l’universo come una bolla che si espande dopo il big bang a forma sferica. E come dici te a più sfere concentriche.
      In realtà la teoria ci dice che l’universo è piatto (leggi qui).
      Allora cosa pensare di questo flusso oscuro?

      Anch’io ci ho pensato molto partendo proprio dal principio (provato) della insuperabilità della velocità della luce.
      Cosa deve essere successo all’atto della inflazione?
      Parto dalla considerazione che per “Universo” va considerato quello visibile e non visibile. Tutto quello che c’era nel big bang, ovvero materia e antimateria. Negli attimi prima del Big Bang non c’era la luce, credo che tutto era buio. E lo spazio, il tempo e tutte le forze (gravitazionale, elettromagnetica, e le forze forti e deboli) erano raggomitolate, ritorte su se stesse.

      E’ possibile che all’istante della grande esplosione le “luci” erano ancora spente.
      Cosa voglio dire? Voglio dire che all’atto della esplosione l’universo era “spento” e solo “un attimo dopo” si è creato il bagliore (non so se è corretto dire così). Ovvero non è detto che ci deve essere stato per forza un “repentino” bagliore. L’universo si era creato in un istante, ma (credo) che c’è voluto un attimo (indecifrabile) prima che si “accendessero le luci”. Perché come sappiamo le stelle si sono formate solo successivamente. Infatti solo dalla luce delle stelle più antiche è possibile vedere l’universo “visibile” che vediamo ora. Intanto l’universo “invisibile” era già scappato via.
      Questo spiegherebbe il fatto che l’universo “non visibile” è avanti all’universo visibile.

      Per quanto riguarda il “flusso oscuro” credo che lì fuori dell’universo visibile ci sia proprio la materia oscura “sparata” dall’inflazione.
      E’ possibile che mentre cerchiamo, senza successo, la materia entro l’universo visibile, in gran parte essa in realtà è fuori, nello stesso universo, ma quello invisibile.
      Ed è da lì che esercita quella “attrazione” che sta facendo espandere l’universo a velocità sempre più elevate e in maniera discontinua a seconda la porzione di spazio su cui la esercita.

      Bella come spiegazione vero? L’ho teorizzata con il mio caro amico fedele.

      Ciao e buona giornata o serata (dipende da quando leggi)

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  4. gabriarte ha detto:

    leggerti è come entrare nello spazio cercando di osservare cose mai viste e rimanere a bocca aperta ma è stato cercando di capire come è fatto l’universo che ho pensato che in fondo anche il cervello fa parte di uno spazio infinito e tutto da scoprire ciao buona serata

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    • bruce ha detto:

      Belle parole cara gabri.
      La scienza ci allarga la mente. Entrare con la mente nell’universo è come guardare le formiche che tutte indaffarate sono ignare di cosa c’è al di sopra della loro testa.
      Un caro saluto

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      • ross ha detto:

        uuuuuuuu quanto mi piace questo esempio delle formiche, l’ho pensato anch’io.

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        • bruce ha detto:

          Una volta ero formica anch’io. Poi ho cominciato a leggere e a interessarmi dell’universo.

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          • MARGHIAN ha detto:

            Ciao. Guardare con la mente l’universo ci fa sentire piu’ grandi delle formiche, ma siamo comunque delle formiche, rispetto alle immense distese “di spazio”. Potremmo un giorno viaggiare quasi alla velocita’ della luce, ed una intera vita “a bordo” ci sposterebbe, dal punto di partenza, di pochisimo. Anche se vivessimo milioni e milioni di anni, in questo viaggio, forse non vedremmo mai “la fine”, forse arriveremmo al “punto di partenza” (“se io potessi guardare tanto lontano avanti a me..vedrei la mia stessa nuca”- un concetto relativistico nell’ipotesi di un universo chiuso!!!). Ci sentiremmo come formiche che passeggiano su una “striscia di Mobius”, trovandoci ad un certo punto “dall’altra parte” senza rendercene conto. La differenza e’ che noi siamo “formiche intelligenti”, ecco perche’, con la mente, vediamo oltre le nostre dimensioni fisiche “microscopiche”, e ci inventiamo strumenti per vedere porzioni considerevoli di universo, fino quasi a comprenderne natura e “forma”- se di forma si puo’ parlare-. Ciao.

            Marghian

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  5. MARGHIAN ha detto:

    (segue dal post “universo piatto”) :”……. la “conformazione a sella di cavallo” (Omega di 1) e.. la “conformazione a piano” (Omega =1), l’universo “piatto”….chiaramente non come lo intendiamo nella vita pratica. Infatti il “piano” avrebbe uno spessore “infinito” , meno “infinito” dellla “estensione” del “piano”. Ho letto tempo fa queste cose. Ma…qui potrebbero entrare in gioco le “brane”, un altro universo che “giace” su un altro “piano parallelo”, l’equivalente, come quadro, delle “sfere concentriche” da me ipotizzate, se vogliamo.

    “Universo piatto:” una espansione che continuera’ all’infinito, l’universo sara’ sempre piu’ rarefatto (non si contrarra’ perche’ lo spazio- tempo non e’ “chiuso”, non subira’ una accelerazione, se ho ben capito, perche’ l’universo non e’ “aperto”-“a sella di cavallo”-, ma “rallentera’ l’espansione senza mai fermarsi-universo piatto-, ove si tende ad avere una densita’ infinitesima ed un “diametro” infinito-senza mai raggiungere questi due stadi).
    “le brane”, “universi contigui”, “ponti di Einstein-Rosen” creati da grandi masse, e….

    Tutto “non e'” chiaro, dunque. :)Ciao Bruce.

    Marghian

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  6. Florenzio Centini ha detto:

    ogni singolo elemento concorre a formare il quadro del tutto. L’anomalia dell’ammasso di galassie crea una realtà particolare in grado di suscitare l’attrazione maggiore da parte delle energie dell’universo invisibile.

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  7. MARGHIAN ha detto:

    Ross, tu ti domandi quale sia il vero scopo dell’esistenza dell’universo. Mmmmhh, la risposta dipende secondo me dal “tasso di spiritualita’” che si ha. Per “tasso di spiritualita’” intendo solamente quanto si e’ interessati ad una ricerca “extrafisica” del senso dell’esistenza dell’universo e quindi della vita. Ecco che, nel caso di chi e’ disinteressato alla metafisica, la risposta “e’ semplice”: L’universo esiste e basta, come a dire che lo scopo della sua esistenza e’ la stessa esistenza (vale per la mia, la tua vita…”eh, nati siamo!!”-mio padre, per dire “siamo qui, semplicemente”.

    Anche sul concetto di “essenza” il materialista se la ride. Un aforisma che e’ venuto in mente a me (che pure non sono materialista, ma e’ “nello stile”..) rende l’idea: “l’essenza di una cosa… e’ la cosa stessa”.

    Chi tende a guardare oltre la fisicita’, nella metafisica, si da’ altre “risposte”: “l’universo esiste per un motivo, dunque per lo stesso motivo ha avuto origine. Un motivo che va cercato in una “volonta’ suprema”, e l’esistenza dell’universo non e’ “fine a se’ stessa”, e noi abbiamo una essenza (anima). Quale delle due risposte e’ quella giusta? Ecco, questo e’ il dilemma, che restera’ tale per sempre.

    “La scienza mi spiega..come. Ma io vorrei sapere…perche'” (Indro Montanelli)
    E forse sta li’ la differenza: il materialista si “accontenta” del “come” perche’ non gli serve un “perche'”, e non e’ detto che abbia torto, intendiamoci. Un mio amico: “la vita va vissuta…e basta”. Grande Marco! Che, scettico scettico, crede pero’ “in atlantide”, e dice: “per me il il mondo si e’ distrutto…e si e’ rifatto”, :)con buona pace della lingua italiana!!!! Ciao Ross.

    Marghian

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    • bruce ha detto:

      Tutto giusto, caro marghian.
      Alla domanda: “La scienza mi spiega..come. Ma io vorrei sapere…perche’”, io rispondo dicendo che per ora non ci sono risposte e non ce ne saranno MAI, altrimenti saremmo noi stessi Dio. Quindi dobbiamo rassegnarci e accontentarci di cosa ci dice la scienza.
      Tutte la altre che vogliono spiegarci “il perché”, “per ora” non sono credibili per semplice fatto che non hanno fondamento.
      Ciao

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  8. zeta ha detto:

    Grazie per l’ottimo articolo e la chiara esposizione. Se non fosse per l’esigua durata della nostra esistenza e per le enormi distanze varrebbe la pena di prestare attenzione a ciò che accade nella zona di interazione fra i due universi. Volendo allargare il discorso dico: “conosco due cose più veloci della luce, l’inflazione ed il pensiero”. Il pensiero è figlio del nostro intelletto e l’intelletto è la parte che più ci avvicina al Creatore.

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  9. zeta ha detto:

    Bruce mi ha spiegato che l’universo invisibile è stato proiettato verso l’esterno a velocità infinita mentre quello visibile a velocità finita. Dunque il primo è più esteso, tanto che potrebbe detenere quella parte preponderante di energia e di massa che manca alla verifica degli scienziati. Chissà che non si verifichi una variazione nell’unità di massa della materia visibile nel suo avvicinarsi al limite esterno?

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  10. zeta ha detto:

    I buchi neri sono degli “accumulatori”, dei “trasformatori” o semplicemente le porte attraverso cui interagiscono le due distinte parti dell’universo?

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  11. zeta ha detto:

    L’universo è fondamentalmente sferico, le forze libere al suo interno nel loro procedere assumono un andamento rotatorio. La materia nelle sue fasi iniziali di aggregazione forma dei corpi irregolari ma sopra un certo limite di massa assume una forma sferica. Lo spazio curva la materia e la materia esprime energie gravitazionali.

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