Quale fine dell’Universo? – parte terza: Big Freeze (la morte fredda)

univ_p1Mettiamoci l’animo in pace – dico al mio allievo astrofisico che è il mio cane. –
Non esiste una verità sulla sorte del nostro Universo. Per ora.

Ma qualcosa sappiamo e basiamoci “solo” su questo.
Innanzi tutto bisogna prima fare una premessa parlando della geometria dello spazio: da ciò infatti dipende il destino dell’universo.

La geometria dello spazio nasce dall’introduzione nella cosmologia dell’idea di “curvatura dello spazio”, dettata dalla relatività di Einstein. Gravità e tasso di espansione concorreranno a conferire allo spazio una curvatura che potrà essere “negativa”, “positiva” o “nulla”.

Ora non lasciarti impressionare da queste definizioni.
Il concetto è molto più semplice di quanto immagini. E’ seguendo queste tre curvature l’universo può assumere tre diverse forme, rispettivamente, aperto, chiuso e piatto. Il destino del cosmo è legato a ciò.
Può diventare infinito o finito. Si espanderà indefinitamente o si contrarrà.

Da cosa dipende?

La faccio semplice.
Dopo il Big Bang l’Universo è in continua espansione.
Se finirà dipende dalla capacità della materia visibile e invisibile contenuta nell’Universo a fermare la sua espansione. Per gravitazione.
Più precisamente dipende dalla sua densità media.
Se la sua densità media è superiore, inferiore o uguale ad un valore critico si avrà un universo chiuso (universo finito), un universo aperto (universo infinito), o piatto (anche in questo caso infinito).

Nell’Universo chiuso le traiettorie percorse dai corpi (dalle particelle alle galassie) e persino il cammino dei raggi di luce s’incurvano. L’Universo si contrarrà e collasserà (forse?) in un processo ciclico a loop (Big Bounce?).

Secondo le recenti ricerche l’universo sarebbe in effetti “quasi piatto” e la densità avrebbe esattamente il valore critico, quindi è più probabile un destino di espansione senza fine.
Ma se vengono confermate le ultime misurazioni non solo l’universo è in continua espansione, ma che questa addirittura sta accelerando.
In entrambi i casi, se le cose stanno effettivamente così, le sorti dell’universo sembra segnato.

Allora caro mio sapiente cane, è arrivato il momento di dirti quella che sarà la fine probabile del nostro universo.

La fine dell’universo sarà lentissima e fredda.

big freezeUn triste e gelido destino è riservato all’Universo che conosciamo e che solo negli ultimi anni riusciamo a comprendere.
Tutte le stelle finiranno il loro carburante e si spegneranno una ad una. Una dietro l’altra.

La causa prima sarebbe una energia oscura che si opporrebbe alla forza gravitazionale tra le stelle, tra le galassie, tra gli ammassi stellari, malgrado la presenza di un una notevole quantità di materia oscura presente nell’universo che tenderebbe ad attrarle.

Questa energia generata dal vuoto non si sa che cosa sia, però esiste e la sua presenza è stata confermata recentemente grazie ad una scoperta importante secondo la quale l’Universo non solo si espande ma accelera sempre di più la sua fuga, allontanandosi dal luogo di nascita dove il big bang ha dato origine circa 15 miliardi di anni fa al tutto che conosciamo.

L’Universo in questa condizione diventerà sempre più rarefatto. La materia disperdendosi non favorirà più la nascita di altre stelle.

Gli astri più grandi (almeno tre volte il nostro Sole), secondo le regole, alla fine della loro vita collasseranno diventando buchi neri mentre gli astri minori si trasformeranno in nane nere, cioè stelle senza alcun raggio di luce, disperse nel buio cosmico.

E il tutto dovrebbe finire, si dice, tra 10 mila miliardi di miliardi di anni, con un flebile lamento.

In questo modo l’Universo diventerà sempre più freddo e inanimato, con relitti di materia dispersi in un vuoto sempre più vuoto nel quale navigano numerosi e sempre più lontani fra loro anche i mostri del cielo, i buchi neri.

Questa è la prospettiva cosmica che oggi gli astronomi dipingono.

Caro padrone – è il mio cane che è rimasto finora in silenzio, ma interessato per la sua voglia di sapere – anche se tutto questo non coinvolgerà il genere umano ed anche quello animale, mi viene da dire che tifo per un universo chiuso. Un universo che abbia la forza di “vivere” rinascendo con un nuovo Big Bang.

Dimmi ancora: che fine faranno i buchi neri?

Beh, soddisferò la tua voglia di conoscenza nel prossimo e ultimo post: “la fine della materia”.

Parte prima
Parte seconda

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 Dark flow galaxy cluster plot


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

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Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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14 risposte a Quale fine dell’Universo? – parte terza: Big Freeze (la morte fredda)

  1. MARGHIAN ha detto:

    caspita che roba… si’, in un universo “piatto” a lungo andare le stelle si consumeranno tutte, e gli ammassi di stelle saranno cosi’ distanti fra loro da non sambiarsi piu’ energia, la cui differenza di potenziale verra’ annullata (la massima entropia o disordine, la “morte termica” eccetera).
    Ed avremo un universo sempre piu’ rarefatto e sempre piu’ freddo, fino a…quasi lo zero assoluto, in ogni suo punto-mentre adesso ci sono dei “punti caldi”, le stelle ed i pianeti che ricevono ed accumulano calore, emettendolo poi come “calore riflesso”, ed in parte trattenendolo come fa la nostra atmosfera, con l’effetto serra.

    Io immagino tantissimi buchi neri, parte dei quali, per un certo “periodo”, si attrarranno fino a fondersi in buchi neri piu’ grande e…quando saranno troppo distanti fra loro, non potendo piu’ “ingoiare” massa…si estingueranno anche quelli, per “evaporazione”-se e’ vera la teoria di Hawking sulla sua “radiazione di—–” (se non ho capito male).

    Ciao Bruce.

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    • MARGHIAN ha detto:

      “Troppo distanti fra loro e con uno spazio estremamente ^povero di materia interstellare residua…”.

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    • bruce ha detto:

      Ciao marghian, domattina prestissimo partiamo, destinazione Modena dove mio figlio avrà un intervento, quindi una risposta veloce, così vado a dornire.

      Ti ricordi di un mio post quando parlammo che in realta l’universo non è esploso bensì si sta allargando come un panettone che lievita con le uvettte si allontanano una dall’altra durante la cottura? E’ anche quello che succede ad un palloncino che viene gonfiato. Se su questo palloncino facciamo dei puntini neri con una biro, quando il palloncino si “gonfia” i puntini neri si allargano ma si allontanano sempre più uno dall’altro.
      E’ quello che succede ai buchi neri.
      Nel prossimo post parlerò proprio della morte dei buchi neri.
      E grazie per le tue integrazioni sempre gratitissime. Non sei uno che non ha nulla da dire (riferimento ad un tuo post) 😆
      Bruce

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  2. MARGHIAN ha detto:

    Ciao Bruce. Prima di tutto, un sincero “in bocca al lupo” per tuo figlio. Anche io ti rispondo velocemente (non importa se leggerai dopo “modena”. Conosco bene l’esempio del palloncino con i puntini, che si allontanano con il gonfiarsi di quest’ultimo, il tessuto spazio temporale che si espande, e non i pezzettini scagliati lontano per effetto della forza di spinta (come ho scritto una volta, “non fu un’esplosione come comunemente la si intende”.
    Non ricordo (al momento) questo post, ma ricordo di aver scritto, e piu’ di una volta, “ho molte cose ancora da raccontarvi” (scopiazzando da Guccini). Grazie Bruce, a presto 🙂

    Marghian

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  3. mariella54 ha detto:

    Cari amici dato che parlate di spazio ,di particelle ecc.ecc.vorrei tanto che mi spiegaste la teoria del gatto di Schrodinger ,sto leggendo il libro:Le grandi domande .fisica ,è molto interessante ma certe teorie non riesco a capirle ,ora vi trascrivo ciò che leggo .Il gatto in scatola.Rinchiusi in un contenitoredi acciaio insieme al gatto di S.ci sono un pezzettino di materiale radioattivo e un contatore Geiger.In qualsiasi istante c’è una certa probrablità che il materiale radioattivo emetta una particella che darà origine a una corrente elettrica nel contatore.Sch. aveva immaginato che la corrente avrebbe fatto scattare un martelloche avrebbe rotto una fialetta di acido i cui vapori avrebbero ucciso il gatto , secondo Sch per descrivere con termini quantistici il sistema compresi tutti gli atomi del gatto ,bisognerebbe dire che nella scatola ci sono 2 gatti,uno vivo e uno morto mescolati o distribuiti in parti uguali.La natura indeterminata dell’atomo radioattivo,che si trova in una sovrapposizione di atomo decaduto e atomo non decaduto può portare anche il gatto in una sovrapposizione di stati vivo o morto.Il bello viene quando si considera la questione della misura.Non si può parlare di una realtà definita finchè non si effetua una misura ,dato che è la scelta dello strumento di misura a determinare quale aspetto del sistema ,l’onda o la particella,ad esempio si presenterà all’osservatore,quindi è l’atto di aprire la scatola e osservare lo stato del gatto a obbligare quest’ultimo a essere vivo o morto..Non so se ci capite qualcosa ,se lo capite me lo spiegate?Caro Bruce spero che tuo figlio non abbia niente di grave comunque ti faccio i miei auguri di guarigione.Ciao amici miei

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    • bruce ha detto:

      Cara Mariella mi fa piacere che ti interessano queste letture. Non capita tutti i giorni di vedere persone interessate alla scienza e tra l’altro di argomenti complicati come questo.

      Erwin Schrödinger è stato un autorevole scienziato, matematico e fisico.
      Lo conosco molto bene perché alla università ci è stata insegnata quella che è definita come le equazioni di Schrödinger nel campo della teoria quantistica che gli valse anche il premio Nobel.

      A mio avviso Schrödinger è stato forse un po’ troppo ossessionato dalla meccanica quantistica, dai misteri della materia, dalle sue strane proprietà e dell’energia del mondo dei quanti.
      Secondo questa teoria gli oggetti non possono essere descritti con precisione, con conseguenze paradossali: una particella si può trovare in più di un posto e in più stati contemporaneamente, un elettrone può passare attraverso barriere invalicabili.
      Questo ha dato modo di alimentare molte fantasie.

      Infatti le bizzarrie della meccanica quantistica sono confinate al mondo dell’infinitamente piccolo. Forse con il suo paradosso Schroedinger, voleva dimostrare che la meccanica quantistica della materia infinitesimale può invadere il mondo macroscopico.

      L’Esperimento del Gatto proposto da Schrödinger (o “Paradosso del povero gattino innocente che non aveva fatto nulla di male”), è un esperimento (secondo il mio irrilevante giudizio) inutile e insensato (lui li ha definiti burleschi) proprio perché non applicabile al mondo mascroscopico.
      Con questo esperimento Erwin tentò (invano) di spiegare uno dei più controversi misteri della Meccanica Quantistica: la indeterminabilità della materia.

      In pratica Schrödinger rinchiuse in una scatola sigillata il povero gattino con un atomo radioattivo e del veleno interrogandosi per quanto tempo sarebbe sopravvissuto in quell’ambiente ostile e interrogandosi sulla disintegrazione dei suoi atomi.
      Avendo però sigillato troppo bene la scatola, non riuscì più a verificare l’esito del suo esperimento e quindi dovette ricorrere a una spiegazione quantistica dell’evento, in modo che fosse possibile una contemporanea condizione di vita e morte del proprio animale.

      Io non sono in grado di giudicare il paradosso.
      Ti riporto solo il giudizio di due autorevoli personaggi:

      Quando sento parlare del gatto di Schroedinger cerco la mia pistola, ma è in una scatola e non so se c’è una pistola all’interno o di più o nessuna finché non apro la scatola, e finché non lo faccio ci sono all’interno infinite pistole. Una volta che ho aperto la scatola, tutte le altre possibilità scompaiono: la pistola non c’era. E anche se ci fosse stata, non avrei potuto muovermi per prenderla.
      (Stephen Hawking)

      Il gatto è morto.
      (Nietzsche)

      Un caro saluto

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  4. MARGHIAN ha detto:

    Ciao Marie’, bella descrizione. Si’, conosco l'”esperimento” di Schroedinger, anche se ti confesso che non ricordavo il nome dello scienziato, ma ricordavo la cosa in termini de “la scatola del gatto vivo o del gatto morto, per via del fatto che da fuori lo sperimentatore non saprebbe se il gatto avesse avuto qualche guaio o se fosse vivo e vegeto. Di certo non faro’ questa prova con Nives o Itan 🙂

    A livello macroscopico tu puoi applicare il ragionamento a qualsiasi realta’, per esempio, anche al “gatto-i gatti- di marghian”. Marghian sa che ci sono due gatti nella sua casa, ma da dove si trova adesso, non puo’ vedere che cosa stanno combinando. Per lui…i gatti potrebbero trovarsri insieme nella cucina, o da soli in due stanze diverse o..Nives che se ne e’ andata fuori, a far l’amore con un bel gattone o ronfa in una stanza da letto..o accovacciato sopra una sedia. Per Marghian tutte queste possibilita’ restano valide. Solo che la realta’ e’ una ed una sola. Sono io a non sapere cosa realmente combinano Nives ed Itan, ma di certo non possono trovarsi contemporaneamente in ogni stanza della casa (a livello macroscopico la cosa non funziona) ne’ tanto meno Nives puo’ essere morta investita da un’auto-speriamo non accada, povera stella..- e *contemporaneamente starsene bella e tranquilla a mangiare il suo kit e kat. O l’una o l’altra cosa (meglio il kit e kat!). Ecco che Bruce ha ragione, “l’esperimento non ha senso proprio perché non applicabile al mondo maccroscopico”.

    Cosi’ come, ahinoi, non possiamo far fare ad un veicolo le cose che fa una particella microscopica. C’e’ chi addirittura fantastica sull’idea di poter applicare, a livello macroscopico, leggi quantistiche per ottenere il teletrasporto o cose del genere, fino a pensare si possa creare un cosiddetto “oggetto quantistico macroscopico” (che so, “alineando-non so come-” tutte le orbite degli elettroni e gli stati vibratori delle altre particelleche compongono gli atomi di un oggetto cosi’ che tutti gli atomi siano “come uno solo” e coso…un esempio grossolano Marie’). Ciao.

    Marghian

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    • bruce ha detto:

      Caro marghian visto che ti piacciono i gattini e la musica ho trovato questo altro esperimento:
      Immaginiamo una scatola che al suo interno abbia le seguenti cose:

      Un gatto vivo (non Nives la tua gattina, sarebbe troppo crudele)
      Un contenitore di cristallo con dentro un calzino sudoradioattivo (quello tuo)
      Una radiolina che trasmette musica classica.

      Se gli urli del cantante sono abbastanza acuti, il cristallo si spacca e l’odore del calzino uccide il felino.
      Perciò la vita del gatto dipende dalla voce, per esempio di Pavarotti, e quindi dalla meccanica quantistica.
      La possibilità che i necessari acuti si verifichino è del 50%: il gatto ha quindi le stesse possibilità di salvarsi che di morire (più o meno come uno studente universitario in periodo di esami).
      Ciao

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      • MARGHIAN ha detto:

        Ciao Bruce. Ottima “ricetta” per sperimentare la meccanica quantistica sui gatti. Il calzino “sudoradioattivo “- non importa di chi sia- va bene, e’ Pavarotti che mi mette dei dubbi, troppo macroscopio 😆

        Scherzi a parte, si diceva che la cantante soul Aretha Franklyn, nelle serate, rompesse qalche bicchiere di cristallo dei tavoli di chi, cenando la ascoltava. Lei andrebbe bene (non so quanto anche lei sia “microscopica”). Ed abbiamo il gatto “probabile”, che puo’ vivere o morire..come gli studenti-anche liceali- in periodo di esami 🙂

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  5. ross ha detto:

    Terra-universo, uomo-animali, uomo-macchina, causa-effetto… A ogni vero progresso della scienza un pensiero monolitico mostra una crepa e si sfalda, o al contrario una “differenza” trova una sorprendente unità. Sono sulla stessa strada le distinzioni tra materiale e immateriale e tra soggetto e oggetto, che potrebbero presto “cadere”.
    COPERNICO Lo storico e filosofo Bruce Mazlich sostiene che gli occhi della scienza hanno rimpiazzato il senso primordiale che l’umanità aveva di sé. A ogni scoperta scientifica, qualcosa nel modo in cui vediamo noi stessi cambia. Per esempio, Copernico sostituì la convinzione, basata sul senso comune, che il nostro mondo fosse il centro dell’universo. Alla lunga, il cammino dell’astronomia ha rivelato, non senza shock, che siamo solo una tribù minore abbarbicata su un granellino di materia orbitante intorno a una stella qualunque, alla periferia di un’immensa galassia che a sua volta fluttua tra un miliardo di altre galassie in un angolino dell’universo.
    La nobilitante distinzione tra noi e il resto dell’universo fu gradualmente spazzata via, rivelando la continuità dell’esistente. Quello che percepivamo come eccezionale fu declassato all’ordinario. Nell’universo, non occupiamo alcun posto speciale, ma orbitiamo in una realtà omogenea.
    ————————————————————————————————————————–
    In sostanza l’Universo non finirà mai, è a ciclo continuo!
    ————————————————————————————————————————–
    la farina del mio sacco è senza fine… 😀
    ciao ciao

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    • MARGHIAN ha detto:

      Sai un..sacco di cose, Ross, complimenti. ma non svuotarlo del tutto, okay? 🙂
      Oh, che sbadato, la farina del tuo sacco e’ senza fine.. 😆

      Ciao Ross, e ciao Bruce. A parte “li schersi”, come diceva mio padre, sapete cosa manca all’uomo per essere completamente detronizzato dal ruolo di “essere piu’ intelligente”-anzi l’unico essere intelligente- dell’universo? Gli alieni, proprio loro. E noi, fino a quando loro non si faranno vedere (forse mai) potremo sempre dire, nonostante Copernico Galileo e nonostante l’universo che, ciclicamente, non finisce mai, di essere si’ piccoli esseri su un granello di materia, ma pur sempre i soli a pensare, a costruire macchinari, e gli unici a “preoccuparci per i nostri bambini” 😆 sono parole di Kennedy ( “we must basicly understand that we all are the habits of this small planet, we breath he same air, ^we charish of our childrens future, and we are all mortal…”dobbiamo fondamentalmente capire che tutti noi siamo gli abitanti di questo piccolo pianeta, respiriamo la stessa aria, ci preoccupiamo del futuro dei nostri bambini, e siamo tutti mortali…”).

      Ho sentito queste parole…in una videocassetta sugli Ufo 🙂

      Ciao.

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      • MARGHIAN ha detto:

        “Ho sentito queste parole…in una videocassetta sugli Ufo”. Come mai? Magari, Ross, te lo stai chiedendo. Per via della diceria secondo la quale Kennedy sapeva-e sarebbe stato ucciso anche per questo motivo…-, ecco che, in quella videocassetta sul caso Adamski, c’era uno stralcio di un suo famoso discorso…

        Copernico? Giordano Bruno non era da meno: “Le stelle che noi chiamiamo “fisse”, e che crediamo ancorate a delle sfere di vetro di Boemia-Keplero, nonostante fosse all’avanguardia, decenni dopo, ci credeva ancora.. -sono invece tanti globi come il Sole, attorno al quale ruotano i pianeti, compresa la Terra; e cosi’, fra quelle stelle dette “fisse”…ci sono tanti mondi abitati nel cosmo, innumerevoli mondi…”.

        Ciao Bruce e Ross

        Marghian

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    • bruce ha detto:

      Ostregheta, qui si fa sul serio.
      ciao ciao ross

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  6. Pandora Rossi ha detto:

    Non sono una addetta ai lavori e mai mi permetterei di obiettare teorie scientifiche, ma stà di fatto che l’ho sognato il BIG FREEZE e non sapevo neppure che fosse stato ipotizzato, mi occupo nella vita di ben altro, insomma nel sogno accadeva tutto in un solo istante, si spegneva, collassava su se stesso in un microsecondo a cagione del punto 0 della sua espansione, l’energia spariva, e ciò, nel sogno sapevo che sarebbe accaduto tra circa 3 secoli del nostro tempo terrestre.
    La ringrazio per avermi dato la possibilità di poterlo raccontare, perchè mi creda che un sogno simile sarà alquanto difficile da dimenticare. Buona giornata.

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