Introduzione
All'inizio non c'era niente. Quindi, circa 13,7 miliardi di anni fa, l'universo si è formato. Non conosciamo ancora le condizioni esatte in cui ciò è accaduto e se ci fosse un tempo prima. Ma usando le osservazioni del telescopio e i modelli della fisica delle particelle, i ricercatori sono stati in grado di mettere insieme una linea temporale approssimativa degli eventi principali nella vita del cosmo. Qui diamo uno sguardo ad alcuni dei momenti storici più importanti del nostro universo, dalla sua infanzia alla sua eventuale morte.
Il big Bang
Tutto inizia dal Big Bang, che "è un momento nel tempo, non un punto nello spazio", ha detto a Live Science Sean Carroll, un fisico teorico del California Institute of Technology. In particolare, è il momento in cui è iniziato il tempo stesso, l'istante dal quale sono stati contati tutti gli istanti successivi. Nonostante il suo noto moniker, il Big Bang non fu in realtà un'esplosione ma piuttosto un periodo in cui l'universo era estremamente caldo e denso e lo spazio iniziò ad espandersi verso l'esterno in tutte le direzioni contemporaneamente. Anche se il modello del Big Bang afferma che l'universo era un punto infinitamente piccolo di densità infinita, è solo un modo ondulato per dire che non sappiamo esattamente cosa stesse succedendo allora. Gli infiniti matematici non hanno senso nelle equazioni della fisica, quindi il Big Bang è davvero il punto in cui la nostra attuale comprensione dell'universo si rompe.
Era dell'inflazione cosmica
Il prossimo trucco dell'universo è stato quello di crescere davvero molto velocemente. Entro i primi 0,000000000000000000000000000000001 (ovvero un punto decimale con 30 zeri prima dei 1) secondi dopo il Big Bang, il cosmo avrebbe potuto espandersi in modo esponenziale, allontanando aree dell'universo che erano state precedentemente in stretto contatto. Questa era, nota come inflazione, rimane ipotetica, ma ai cosmologi piace l'idea perché spiega perché le regioni spaziali distanti sembrano così simili tra loro, nonostante siano separate da vaste distanze. Nel 2014, un team pensava di aver trovato un segnale di questa espansione nella luce dell'universo primordiale. Ma i risultati in seguito si sono rivelati qualcosa di molto più banale: interferire con la polvere interstellare.
Plasma al quark-gluone
Pochi millisecondi dopo l'inizio dei tempi, l'universo primordiale era davvero caldo - stiamo parlando tra 7 trilioni e 10 trilioni di gradi Fahrenheit (4 trilioni e 6 trilioni di gradi Celsius) caldi. A tali temperature, particelle elementari chiamate quark, che normalmente sono strettamente legate all'interno di protoni e neutroni, vagavano liberamente. I gluoni, che trasportano una forza fondamentale nota come forza forte, si mischiarono con questi quark in un fluido fluido primordiale che permeava il cosmo. I ricercatori sono riusciti a creare condizioni simili negli acceleratori di particelle sulla Terra. Ma lo stato difficile da raggiungere è durato solo poche frazioni di secondo, sia nei distruttori di atomi terrestri che nell'universo primordiale.
L'epoca precoce
Ci fu molta azione nella fase successiva del tempo, che iniziò circa qualche millesimo di secondo dopo il Big Bang. Quando il cosmo si espanse, si raffreddò e presto le condizioni furono sufficientemente clemente da consentire ai quark di unirsi in protoni e neutroni. Un secondo dopo il Big Bang, la densità dell'universo è scesa abbastanza da consentire ai neutrini - la particella fondamentale più leggera e meno interagente - di volare in avanti senza colpire nulla, creando quello che è noto come lo sfondo del neutrino cosmico, che gli scienziati devono ancora rilevare.
I primi atomi
Per i primi 3 minuti della vita dell'universo, protoni e neutroni si sono fusi insieme, formando un isotopo di idrogeno chiamato deuterio e elio e una piccola quantità dell'elemento più leggero successivo, il litio. Ma una volta che la temperatura è scesa, questo processo si è fermato. Alla fine, 380.000 anni dopo il Big Bang, le cose erano abbastanza fredde da consentire all'idrogeno e all'elio di combinarsi con gli elettroni liberi, creando i primi atomi neutri. I fotoni, che in precedenza si erano imbattuti negli elettroni, ora potevano muoversi senza interferenze, creando lo sfondo cosmico a microonde (CMB), una reliquia di questa era che fu scoperta per la prima volta nel 1965.
I secoli bui
Per molto tempo, nulla nell'universo ha emesso luce. Questo periodo, che è durato circa 100 milioni di anni, è noto come i secoli oscuri cosmici. Questa epoca rimane estremamente difficile da studiare perché la conoscenza dell'universo degli astronomi proviene quasi interamente dalla luce delle stelle. Senza stelle, è difficile sapere cosa è successo.
Le prime stelle
Circa 180 milioni di anni dopo il Big Bang, l'idrogeno e l'elio iniziarono a collassare in grandi sfere, generando temperature infernali nei loro nuclei che si illuminavano nelle prime stelle. L'universo è entrato in un periodo noto come Alba Cosmica, o reionizzazione, perché i fotoni caldi irradiati dalle prime stelle e galassie hanno rotto gli atomi di idrogeno neutro nello spazio interstellare in protoni ed elettroni, un processo noto come ionizzazione. È difficile dire quanto è durata la reionizzazione. Poiché si è verificato così presto, i suoi segnali sono oscurati da gas e polvere in seguito, quindi i migliori scienziati possono dire che è finito da circa 500 milioni di anni dopo il Big Bang.
Struttura su larga scala
Ecco dove l'universo si mette al lavoro, o almeno il business familiare che conosciamo oggi. Piccole galassie primitive iniziarono a fondersi in galassie più grandi e, circa 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, si formarono buchi neri supermassicci nei loro centri. I quasar luminosi, che producono intensi fasci di luce che possono essere visti da 12 miliardi di anni luce di distanza, si sono accesi.
Gli anni centrali dell'universo
L'universo ha continuato ad evolversi nei prossimi miliardi di anni. I punti di maggiore densità dall'universo primordiale attiravano gravitazionalmente la materia verso se stessi. Questi lentamente si trasformarono in ammassi galattici e lunghi filamenti di gas e polvere, producendo una bellissima rete cosmica filamentosa che può essere vista oggi.
Nascita del sistema solare
Circa 4,5 miliardi di anni fa, in una particolare galassia, una nuvola di gas collassò in una stella gialla con un sistema di anelli attorno ad essa. Questi anelli si unirono in otto pianeti, oltre a varie comete, asteroidi, pianeti nani e lune, formando un sistema stellare familiare. Il terzo pianeta dalla stella centrale è riuscito a trattenere una tonnellata d'acqua dopo questo processo, oppure in seguito le comete hanno prodotto un diluvio di ghiaccio e acqua.
