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“Una veloce passeggiata fra le stelle….”

Osservatorio Astronomico di Bologna Via Ranzani 1 www.bo.astro.it

Direttore: Flavio Fusi Pecci, 051-2095766

L’L’UUniversoniverso ..... .....

…….è molto grande.è molto grande

... più di 13 miliardi di anni luce

circa 100,000,000,000,000,000,000,000

di chilometri

L'anno luce è la distanza che la luce percorre in un anno

300.000 km/s x 60 sec x 60 min x 24 ore x 365 giorni = = 9.460 miliardi di chilometri

• Il lato di una stanza è di circa 10 metri, e la luce impiega circa 30 nanosecondi per percorrerlo.

• Il raggio della Terra misura 6378 km, e in secondo la luce potrebbe percorrere 7 volte la sua

circonferenza.• La Luna è lontana dalla Terra 1,25 secondi luce,

circa 30 diametri terrestri.• Il Sole dista dalla Terra 8 minuti e 20 secondi luce (1

A.U., circa 150.000.000 km).• Plutone dista 40 A.U. dal Sole, circa 5,30 ore luce.

• La stella più vicina è a 4,5 anni luce.• Il centro della Via lattea si trova a 25.000 anni luce

da noi.• Una dimensione della grandi galassie, come la

nostra, è di circa 100.000 anni luce.• La galassia di Andromeda si trova a circa 2.000.000

anni luce.• Il più vicino ammasso di galassie si trova a

50.000.000 di anni luce.• Gli oggetti più lontani osservati si trovano a oltre

10.000.000.000 anni luce.

…….e rappresentato da .e rappresentato da grandi numerigrandi numeri

La temperatura varia tra-270 e 10.000.000.000 o C.

L’intensità dei campi magnetici varia tra0,000000001 e 1.000.000.000.000 Gauss.

In una galassia ci possono essere tra10.000.000.000 e 1.000.000.000.000 di stelle

Le galassie sono almeno 1.000.000.000.000

Gli astronomi sono dei “detective” Gli astronomi sono dei “detective” alla ricerca del suo codice a alla ricerca del suo codice a

barre barre

Alla ricerca del codice a barre Alla ricerca del codice a barre dell’universo dell’universo

Chi sono i testimoni ?Chi sono i testimoni ?….. e i sospetti ?….. e i sospetti ?

I testimoni o i sospetti sono i punti luminosi

che si trovano in cielo, che sono chiamati

pianeti, stelle, galassie, etc.

Come interrogare un

sospetto che si trova ad una

distanza di centinaia, migliaia,

miliardi di anni luce?

Porta le informazioni lo spettro Porta le informazioni lo spettro elettromagnetico (e non solo…)elettromagnetico (e non solo…)

Alle frequenze più alte abbiamo i raggi gamma, i raggi X e la luce ultravioletta.

La radiazione infrarossa, le microonde e le onde radio occupano la regione a bassa frequenza dello spettro.

Nel mezzo, su un intervallo di frequenze molto stretto, troviamo la luce visibile.

La luce visibile è costituita da onde elettromagnetiche (cioè vibrazioni di

campi elettrici e magnetici) che si propagano nello

spazio.

I diversi volti dellI diversi volti della Via Latteaa Via Lattea

radio

infrarosso

luce visibile

raggi X

raggi gamma

e degli uomini e degli uomini

Infrarosso

Raggi X

Forse è meglio la luce visibile

La luce visibileLa luce visibile

Oltre ad avere la capacità di illuminare gli oggetti vicini a noi,

la luce visibile ci fornisce importanti

informazioni sulla natura (fisica,

chimica, etc.) degli oggetti dell’universo

• Gli ammassi globulari sono concentrazioni di stelle, da diecimila a un milione, molto vecchie.

• Gli ammassi aperti sono oggetti giovani e contengono quindi molte stelle calde e luminose.

• Sono tenuti assieme dalla mutua attrazione gravitazionale

Ammassi galatticiAmmassi galattici

Formazione ed evoluzione delle Formazione ed evoluzione delle galassie galassie

Le galassie hanno subito una profonda

evoluzione dal tempo della loro

formazione.

In particolare le grandi galassie crescono “cannibalizzando” piccole galassie.

Nuclei galattici Nuclei galattici

Il nucleo di una galassia è come un profondo pozzo. Facile caderci, difficile uscirne. Gas e stelle si accumulano nel centro.

Negli anni ‘60 la scoperta dei Quasar e di enormi Buchi Neri.

Anche al centro della nostra Galassia si trova un Buco Nero 3 milioni di volte più grande del Sole.

Le grandi strutture dell’universoLe grandi strutture dell’universo

Un esempio:

Coma clusterDistanza 300 milioni

anni luce Dimensione 20

milioni anni luce

Contiene migliaia di

galassie

Gamma Ray BurstGamma Ray BurstI Gamma Ray Burst (GRB) sono misteriosi fenomeni che hanno

origine nel lontano universo.

Si pensa siano legati alla formazione di stelle ai neutroni e ai buchi neri.

All’inizio era “tutto in un punto!”All’inizio era “tutto in un punto!” “Le Cosmicomiche” di Italo Calvino “Le Cosmicomiche” di Italo Calvino

Le evidenze in favore delLe evidenze in favore del “Big Bang” “Big Bang”

• L’espansione dell’Universo• La presenza di una radiazione fossile

che permea tutto in maniera omogenea ed isotropa

• La nucleosintesi e la composizione chimica dell’universo primordiale e delle

stelle che oggi osserviamo

La storia dell’universoLa storia dell’universo

L’universo conserva traccia L’universo conserva traccia dell’esplosionedell’esplosione

Una radiazione elettromagnetica omogenea ed isotropa a ~ 3 0K (circa -270 °C) che permea l’intero universo …ma con “lievi increspature”

La radiazione cosmica di fondoLa radiazione cosmica di fondo

Circa 400.000 anni dopo il Big Bang, l’universo è diventato trasparente, e la radiazione ha potuto propagarsi liberamente: la sua temperatura attuale è di circa 2,7 gradi Kelvin (cioè -270 grade centigradi).

In questa radiazione vediamo le tracce delle fluttuazioni che hanno dato origine alle strutture che osserviamo oggi.

Le scoperte piu’ recentiLe scoperte piu’ recentiC’e un nuovo tipo di materia che

non conosciamo:dall'analisi degli effetti gravitazionali, si può stabilire che esiste anche un tipo di materia che noi non possiamo vedere (non produce luce), anzi la maggior parte dell'universo

sembra non sia dello stesso tipo di materia di cui sono fatte le stelle.

La chiamiamo "materia oscura"

Distanza

z

Breaking news!Breaking news!“Ultimissime “Ultimissime dall’universo”dall’universo”

L’ espansione staaccelerando!!!

Curve teoricheper vari valori

del parametro di accelerazione

“energia oscura”(energia del vuoto ??) stadominando l’evoluzione

dell’universo!!!!!

Composizione dell’universoComposizione dell’universo

Galassie, stelle, pianeti e gas sono meno del 5% del totale!

Il 95% sarebbe

materia oscura circa il 25%

ed

energia oscura circa il 70%!

Materia oscura: i candidatiMateria oscura: i candidati

Hubble, Stazione Spaziale (AMS)GLAST, Planck, LISA

INFINITAMENTE PICCOLO

INFINITAMENTE GRANDE

Il futuro dell’UniversoIl futuro dell’Universo

Siamo in un universo Siamo in un universo specialespeciale??Molti indizi suggeriscono che delle condizioni

dell’Universo anche solo infinitesimamente differenti avrebbero dato luogo ad un modo inospitale...

L’espansione avrebbe potuto essere cosi’ veloce da non consentire la formazione di strutture.

Un’espansione appena piu’ veloce non avrebbe permesso altri atomi oltre l’idrogeno

Una forza gravitazionale appena piu’ forte (o debole) avrebbe generato stelle totalmente diverse.

Una forza elettro-magnetica appena diversa avrebbe prodotto atomi troppo piccoli o troppo grandi...

SSi può dire chei può dire che……Il nostro universo ha avuto origine dal Big Bang

circa 14 miliardi di anni fa

La densità media è vicina a quella critica, dunque la geometria dell’universo è (praticamente) piatta (per cui la

somma degli angoli di un triangolo fa 180°)

Il 25% del contenuto dell’universo è sotto forma di materia oscura e il 70% sotto forma di energia oscura che

accelera l’espansione

Le osservazioni indicano che l’universo è infinito (senza escludere un universo finito) e che l’universo si espanderà

per sempre

ma …….

… forse esistono altri universi….. forse esistono altre dimensioni

…. forse il processo di formazione di universi è eterno...

… … l’uomo torna al centro?l’uomo torna al centro?

L’Universo deve avere quelle proprietà che in un qualche momento della sua storia permettono alla vita di

svilupparsi.Ciò è possibile se esiste un insieme di altri universi, con

diversi valori delle costanti fondamentali. Solo negli universi con i valori opportuni

(come il nostro) si forma la vita, e solo quegli universi possono essere osservati.

… chissà ??

Infiniti inizi ?Infiniti inizi ?

Forse il nostro non è l’unico universo.

Il Big Bang da cui ebbero origine lo spazio e il tempo che conosciamo potrebbe essere stato solo uno degli infiniti inizi che generano

infiniti universi

Vorrei cambiare il mio universo

Altri universi ?Altri universi ?

Tanti big bang ?Tanti big bang ?Come il nostro cosmo si e’ enormemente espanso nei

primi istanti , lo stesso potrebbe accadere ovunque e

in ogni momento.

Una infinità distesa di spazio da cui emergono bolle di energia, o big bang, semi

di tanti universi.

Due possibili risposte:Due possibili risposte:

1) La “Teoria del Tutto”1) La “Teoria del Tutto”

2) il Principo Antropico

Una (futura) teoria della fisica che spiega tutti gli aspettidell’Universo, include queste che sembrano coincidenze

Puo’ esistere la Teoria di Ogni Cosa? (TOC)

Se l’Universo non fosse cosi’ noi non ci saremmo...

L’Universo e’ stato fatto per noi......esistono INFINITI UNIVERSI, con leggi fisiche

diverse. Solo in quella (infinitesima) parte di Universi in cui le condizioni lo consentono, la

“vita” e’ possibile... il Multiverso

Verso una teoria super-unificataVerso una teoria super-unificata

Progressi recenti, ad es. la:

“Teoria delle stringhe a molte dimensioni”

E’ possibile arrivare ad una descrizioneunificata delle forze in uno spazio a 11 dimensioni:

Il nostro spazio-tempo a 4 dimensioni e’ una membranadi questo spazio piu’ ampio

Le altre dimensioni non sono facilmente osservabiliperche’ “arrotolate” su loro stesse

Gli esperimenti del prossimo futuroGli esperimenti del prossimo futuro

Nuove misure su grandissimo campione di Supernovae

Nuove misure a precisione ancora maggiore sul Cosmic Microwave Background

Anche: ricerca e studio “Buchi Neri” -> Relativita’ Generale Studio oggetti quasi-stellari ad alto redshift

I grandi progetti I grandi progetti

Large Binocular TelescopeLarge Binocular Telescope

AgileAgile

Giant Magellan Telescope Giant Magellan Telescope

Thirty Meter Telescope Thirty Meter Telescope

E - ELT E - ELT

Planck telescope Planck telescope

James Webb Space Telescope James Webb Space Telescope