Nota del redattore: l'articolo "L'universo potrebbe essere 250 volte più grande di ciò che è osservabile" ha scatenato una discussione considerevole tra i nostri lettori, con diversi che suggeriscono che UT dovrebbe avere una serie di articoli sulla cosmologia - un Cosmology 101, se vuoi. La nostra ultima scrittrice, Vanessa D'Amico, che ha scritto l'articolo di cui sopra, inizia oggi la serie Cosmology 101, a partire dall'inizio.
Come è iniziato l'universo? È una delle domande più urgenti in cosmologia e probabilmente una che rimarrà per un po '. Qui, inizierò spiegando ciò che gli scienziati pensano di sapere sui primi secondi formativi della vita dell'universo. Più che probabile, la storia non è proprio quello che potresti pensare.
All'inizio c'era ... beh, non lo sappiamo davvero. Una delle idee sbagliate più diffuse nella cosmologia è che l'universo iniziò come una raccolta immensamente piccola, inconcepibilmente densa di materiale che improvvisamente esplose, dando origine allo spazio così come lo conosciamo. Ci sono una serie di problemi con questa idea, non ultimo il presupposto implicito in un evento chiamato il grande "botto". In verità, niente "sbattuto". La nozione di esplosione fa venire in mente una marea di materiale in espansione, riempiendo gradualmente lo spazio circostante; tuttavia, quando nacque il nostro universo, non c'era spazio. Non c'è stato nemmeno tempo. Non c'era vuoto. C'era letteralmente Niente.
Quindi è nato l'universo. Energie estremamente elevate durante i primi 10-43 secondi della sua vita rendono molto difficile per gli scienziati determinare qualcosa di conclusivo sull'origine del cosmo. Certo, se i cosmologi hanno ragione su ciò che credono possa essere successo dopo, non importa. Secondo la teoria dell'inflazione, a circa 10-36 secondi, l'universo ha subito un periodo di espansione esponenziale. Nel giro di pochi millesimi di secondo, lo spazio si è gonfiato di un fattore di circa 1078, separando rapidamente le regioni un tempo adiacenti da distanze insondabili e facendo esplodere minuscole fluttuazioni quantistiche nel tessuto dello spaziotempo.
L'inflazione è una teoria allettante per una serie di ragioni. Prima di tutto, spiega perché osserviamo l'universo essere omogeneo e isotropico su larga scala - cioè, sembra lo stesso in tutte le direzioni e per tutti gli osservatori. Spiega anche perché l'universo appare visivamente piatto, piuttosto che curvo. Senza inflazione, un universo piatto richiede un insieme estremamente preciso di condizioni iniziali; tuttavia, l'inflazione trasforma questa messa a punto in un trucco di scala. Un'analogia familiare: il terreno sotto i nostri piedi sembra piatto (anche se sappiamo che viviamo su un pianeta sferico) perché noi umani siamo molto più piccoli della Terra. Allo stesso modo, l'universo gonfiato è così enorme rispetto al nostro campo visivo locale che sembra spazialmente piatto.
Secondo la teoria, la fine dell'inflazione ha lasciato il posto a un universo che assomigliava leggermente a quello che osserviamo oggi. L'energia del vuoto che ha guidato l'inflazione si è improvvisamente trasformata in un diverso tipo di energia, il tipo che potrebbe creare particelle elementari. A questo punto (solo 10-32 pochi secondi dopo la nascita dell'universo), la temperatura ambiente era ancora troppo calda per costruire atomi o molecole da queste particelle; ma con il passare dei secondi, lo spazio si espandeva e si raffreddava al punto in cui i quark potevano unirsi e formare protoni e neutroni. I fotoni ad alta energia hanno continuato a sfrecciare, colpendo continuamente ed eccitando protoni ed elettroni carichi.
Quindi cosa è successo dopo? In che modo questa zuppa caotica di materia e radiazione è diventata la vasta distesa di struttura organizzata che vediamo oggi? Cosa succederà all'universo in futuro? E come facciamo a sapere che è così che si è sviluppata la storia? Assicurati di controllare le prossime puntate di Cosmology 101 per le risposte a queste domande e altro ancora!
