di FBASS [user #22255] - pubblicato il 23 settembre 2014 ore 22:56
Come ben sapete a me piace fare delle ricerche, ma il 90 % circa di esse vertono sulla materia scientifica che più mi affascina, l'Astrofisica, sono un seguace di un grande scienziato, Stephen Hawking, costretto da anni su una sedia a rotelle, condannato come è all'immobilità da una malattia del motoneurone e che comunica mediante un P.C. montato sul bracciolo, utilizzando le sole tre dita che riesce ancora a muovere. Pertanto devo fare un piccolo preambolo tecnico-scientifico: tutto l'Universo ( di cui noi riusciamo a vedere soltanto una piccola parte ) ha un'età stimata di circa 13,798 (± 0,037) miliardi di anni ed occupa tutto il suo spazio disponibile, ipotizzabile come una sfera in espansione dal raggio attuale di circa 13 miliardi di anni luce e che ha il suo confine ( o frontiera ) che viaggia ipoteticamente a quella stessa velocità della luce, pertanto non potremo mai raggiungerlo visivamente dato che il nostro sguardo viaggia alla stessa velocità mentre esso si allontana sempre più da noi. Però noi riusciamo a tornare indietro nel tempo fino ad un istante situato a 10 elevato alla −43 secondi dopo il Big Bang ( preciso che la cosmologia inflazionaria prevede che, dopo circa 10 elevato alla −37 secondi, l'universo appena nato abbia subito una crescita esponenziale che appianò quasi tutte le disomogeneità, una transizione di fase che causò un'inflazione cosmica ), di cui il primo valore da me citato è l'istante iniziale più prossimo all'inizio vero e proprio a cui possiamo pervenire utilizzando le formule ed equazioni in nostro possesso e che chiamiamo "Muro di Planck" o "Tempo di Planck", in cui tutta la materia dell'universo attuale era contenuta in una sfera di 10 elevato alla −24 cm, cioè meno delle dimensioni di un atomo ( è anche l'istante in cui si separarono le quattro forze fondamentali : elettromagnetica, nucleare debole, nucleare forte e gravità, ed a cui oggi si somma una quinta forza, molto più debole ma più estesa, chiamata forza o "Energia Oscura", invece il tempo tra l'istante "Zero" ed il "Tempo di Planck" viene definito comunemente come "Era di Planck" ), ma possedeva una temperatura stimata in 10 elevato alla + 33 gradi ( valore enorme se si paragona alla temperatura attualmente più alta che si riscontra all'interno dei nuclei delle stelle dette "Giganti Azzurre", cioè 10 elevato alla 12° potenza ), seguito poi dal succitato periodo di inflazione cosmica durante il quale l'universo aumentò enormemente le sue dimensioni in un brevissimo periodo di tempo. La presenza di questa quinta forza spiegherebbe perchè le galassie stanno al momento allontanandosi l'una dall'altra e sono in fase di accellerazione, contrariamente a quanto ci si aspetterebbe invece in una fase normale d'espansione, con un progressivo rallentamento delle velocità relative. Noi vediamo solo un 3 o 4 % della materia, il resto è formato dalla così detta "Materia Oscura", non visibile ma di cui si percepiscono gli effetti. All'inizio, subito dopo il "Big Bang", si formò prevalentemente l'idrogeno ( 71-74 % della materia oggi esistente) ed in parte, cioè circa un altro 25 %, di elio più pochissimi atomi di materia più pesante, ma la formazione di atomi ancora più complessi, Carbonio in testa, avvenne invece dentro alle fornaci nucleari di stelle esplose in supernovae in seguito ( la reazione nucleare interna alle stelle è in primis idrogeno-elio, poi a seguire nella fase di contrazione del nucleo ed espansione del resto in supergigante rossa di alcune oggi più estese dell'orbita di Giove, in quella molto più energeticamente dispersiva elio-carbonio, fino a quella in cui si forma il ferro, l'elemento più pesante che si può formare all'interno delle stelle morenti; noi poi siamo fatti con questi atomi pertanto è giusto il detto "Siamo figli delle Stelle"), precisando anche il nostro Sole è solo una stella di seconda generazione, quindi molto più giovane dell'universo, con un'età stimata di soli 5 miliardi di anni, fortunatamente dovrebbe restare così per altri 5 miliardi di anni prima di diventare una Gigante Rossa :
Tutta la teoria del Big Bangè stata confermata dalla scoperta della "Radiazione Cosmica di Fondo", che altro non è se non il residuo della radiazione prodotta proprio dal Big Bang e che ancora pervade l'Universo ad una temperatura stimata in meno di 3 gradi assoluti, non omogenea ( per l'esattezza ha uno spettro termico di corpo nero ad una temperatura di 2,725 K ). Già prevista teoricamente, è stata invece scoperta in modo involontario nel 1965 da Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson , dei Laboratori Bells, nel tentativo di scoprire la causa di un eccesso di rumore misurato su un'antenna su cui stavano lavorando. La radiazione ha cominciato a viaggiare liberamente nell'Universo dopo circa 400 mila anni, quando l'Universo si era sufficientemente raffreddato da permettere ai fotoni di liberarsi dall'azione della materia ed in cui lo stesso Universo divenne trasparente ( prima era opaco), consiglio agli interessati di leggere i libri "I primi tre Minuti" di Steven Weinberg e "Dal Big Bang ai Buchi Neri" di Stephen Hawking:
Ora cosa è invece "Il Canto dell'Idrogeno", cioè la lunghezza d'onda di 21 cm ? Quando l'Idrogeno ionizzato si "ricombina", cioè l'elettrone si riavvicina al nucleo, lo fa scendendo rapidamente una specie di scala e ad ogni gradino emette un fotone, cioè un "quanto" di energia ( ad esempio scendendo verso il primo gradino l'elettrone emette una serie di righe generalmente in radiazione ultravioletta, dette "Serie di Lyman", mentre scendendo al secondo livello emette righe generalmente in radiazione visibile rossa dette "Serie di Balmer"), l'unico elettrone dell'Idrogeno non ha bisogno di nessuna stella potente per salire su quel minimo gradino, esso si può trovare a "ruotare", cioè con spin o momento angolare concorde o discorde con quello del protone ( che è anche il suo nucleo ). Lo stato di energia minima è quando i due spin sono contrari, ma la differenza tra i due stati di energia è anch'essa assolutamente minima, però abbandonato a se stesso, dopo un certo tempo, l'elettrone fa una vera e propria "giravolta", mettendosi a ruotare in senso contrario al nucleo. In questo modo emette un quanto di radiazione debolissimo, appunto a 21 cm di lunghezza d'onda. Noi lo rileviamo e riusciamo anche a vedere l'idrogeno neutro, che altrimenti sarebbe del tutto invisibile, infatti riusciamo a fare una mappatura della materia anche nello spazio lontano dalle stelle luminose, premettendo che le stelle più longeve ed in maggior quantità sono dette di prima generazione e sono tutte "Nane Rosse", a stento visibili con i normali telescopi, la stella più vicina a noi è la Proxima di Alpha Centauri, una nana rossa a flare, è la più piccola del sistema triplo "Alpha Centauri", mentre quella isolata è la Stella di Barnard, ma sono anche la maggioranza. Le giganti azzurre invece campano pochissimo, pochi milioni di anni. Premetto che riusciamo adesso a vedere, con i moderni mezzi ottici e non, galassie lontane 13 miliardi di anni luce e che le più lontane viaggiano a velocità 90 % della velocità della luce, all'inizio furono chiamate Quasars ( furono inizialmente scoperti come potenti sorgenti radio ), ma che ne sono solo i nuclei galattici attivi ed estremamente luminosi ed anche enormemente distanti, uno dei più vicini è 3C 273 che si trova a 3 miliardi di anni luce ed è il più studiato, soprattutto per la struttura complessa del getto di gas espulso ad alta velocità che si protende nello spazio per 150 mila anni luce, rilevato dai satelliti Hubble e Chandra :
Morte di una Stella : Quando una stella raggiunge la fase finale della sua evoluzione ed esaurisce tutto il combustibile nucleare, inizia a collassare sotto la sua stessa gravità. L'ultima fase dell'astro dipende dalla sua massa finale. Stelle di massa modesta collassano per diventare quelle che vengono denominate Nane Bianche. La repulsione tra le particelle subatomiche impedisce l'ulteriore collasso ed il resto dell'esistenza la stella lo trascorre dissipando il calore in eccesso ( comunque la materia di cui è composta dopo il collasso, anche se pesantissima, si comporta come un GAS, con elettroni liberi e non più orbitanti intorno a dei nuclei, anch’essi liberi, pertanto viene denominata “Gas Degenere”). Se la massa è maggiore, la materia è così compressa che elettroni e protoni si ricombinano per formare neutroni. Proprio per questo, la stella che si forma è una Stella di Neutroni, che gira vorticosamente intorno al suo asse di rotazione e se questo è inclinato, mostrandoci i poli alternativamente, il suo campo magnetico genera un segnale a radio frequenza inviato verso noi osservatori, pertanto la stella collassatta viene anche chiamata “Pulsar”. Se la massa della stella è ancora maggiore, a meno che non faccia una "dieta dimagrante cosmica", non perda cioè parte della massa, continuerà a collassare anche dopo aver raggiunto lo stadio di stella di neutroni e non c'è forza nell'universo capace di impedire il collasso completo. E' diventata cioè un Buco Nero, uno strano residuo stellare da cui non riesce ad uscire nemmeno la luce poichè la velocità di fuga necessaria è superiore alla velocità della luce stessa, è un punto geometrico di densità infinita. Subrahmanyan Chandrasekhar per primo determinò il limite massimo della massa raggiungibile da una stella nana bianca di 1,4 masse solari. Questo valore si definisce come il cosidetto "Limite di massa di Chandrasekhar" ed è utilizzato ancora oggi. In seguito J.R. Oppenheimer e G.M. Volkoff determinarono il limite superiore della massa di una stella di neutroni. E' una valore noto come "massa di Oppenheimer-Volkoff" e da allora è stato ricalcolato più volte. Questo perché abbiamo a che fare con materia degenerata e possiamo solo fare delle ipotesi sulle esatte proprietà di questo fluido di neutroni, pertanto, l'effettivo valore di questo limite non può essere determinato, al momento, con precisione. Generalmente è accettato il valore tra 2 e 3 mase solari ed in ogni caso, sicuramente ben inferiore a 4 o 5. Tutto quanto detto ci porta alla considerazione che se riusciamo a determinare che il limite inferiore della massa di Cygnus X-1, cioè la componente non visibile della coppia di cui si sospetta l'appartenenza a questo stato finale del suo collasso ( l'altra componente visibile è una gigante azzurra di massa 30 volte il nostro sole ), calcolando lo spostamento invece proprio di questa seconda visibile ( infatti è il baricentro del sistema a procedere in linea retta ), si arriva alla conclusione che la componente non visibile è maggiore del massimo valore consentito alla massa di una stella di neutroni, cioè circa 8 masse solari, pertanto possiamo concludere che Cyg X-1 è un buco nero o, in alternativa, qualcosa di ancora più bizzarro ed esotico, qualcosa che ancora non abbiamo neppure iniziato ad immaginare, E' molto più semplice e logico quindi pensare che si tratti di un semplice buco nero, ed è proprio la stella che i Sumeri chiamavano "Uccello Demone di Nergal". Vi lascio anticipando che la prossima dissertazione verterà sulla moderna teoria dell'Undicesima Dimensione e sul Multiverso. Ciao da Ciccio il Napoletano