Controcorrente scientifica - 3 - Omogeneità e isotropia dell'universo


    Il principio copernicano ha tolto la Terra dal posto privilegiato al centro dell'Universo. L'intera cosmologia del BigBang si basa su due assunti: 1) la Terra si trova in un luogo qualunque non in una posizione centrale; 2) l'Universo sarebbe omogeneo (cioè con una densità media costante) ed isotropo (cioè risulta identico in qualunque direzione lo si osservi) sia nello spazio sia nel tempo;

    Tale cosmologia è stata ricavata dalle osservazioni del fondo di radiazione nelle microonde; dalla relazione di Hubble applicata alle supernovae si è dedotto che l'Universo si starebbe espandendo accelerando.

    Gli ultimi 11 anni di studi sono stati spesi per interpretare questa accelerazione. Circa il 70% della densità di energia cosmica consiste di un campo scalare non bene parametrizzato a cui i cosmologi danno il nome di "energia oscura".

    Fin qui niente di male se non fosse che non si ha la minima idea del significato fisico di questa componente oscura: si è parlato di quintessenza cosmica (vedere il lavoro di J. Ostriker e P. Steinhard), ma più in la di qualche pittoresca ipotesi speculativa non si è andati.

    Ironicamente l'assunzione del principio cosmologico copernicano nonostante la sua umiltà (intesa come non unicità della nostra nicchia di Universo), ha dato un grande potere ai cosmologi che hanno potuto espandere la loro visione "locale" come rappresentativa dell'intero Universo in qualunque momento della sua evoluzione.

    Pensandoci si tratta di una semplificazione non da poco! Se proviamo a lasciarci un attimo alle spalle il principio copernicano si rivela una inaspettata visione del cosmo.

    Illustration 2: Se ci trovassimo in uno di questi vuoti cosmici si potrebbe spiegare facilmente l'accelerazione dell'espansione cosmologica senza bisogno di invocare il contributo di una esotica energia oscura.

    Se consideriamo il nostro posto nell'Universo come "particolare" e non generico e/o rappresentativo dell'Universo, quel 70% di inspiegabile che c'è nella moderna cosmologia anche definito energia oscura, d'incanto diviene totalmente chiara!

    Tutto sommato la distribuzione su grande scala dell'Universo è composta da aggregati di materia, filamenti, ma anche vuoti cosmici (vedere le immagini).

    Se noi vivessimo in un "vuoto cosmico" locale, inteso come una piccola depressione nella distribuzione di galassie (basterebbe di circa il 30%), quella che interpretiamo come energia oscura in un Universo omogeneo ed isotropo, diverrebbe una pressione negativa locale, che terrebbe conto dell'accelerazione del tasso di espansione cosmologica. Questo trend sarebbe SOLO locale, mentre a grandi distanze l'Universo si espanderebbe "in media" ad un tasso costante decelerando nel tempo a causa della gravità della materia ivi contenuta.

     Illustration 3: distribuzione su grande scala delle strutture e dei vuoti cosmici nei dintorni di un osservatore e paragone con un modello isotropo di Universo.

    Questo scenario è stato proposto inizialmente da George Ellis, Charles Hellaby e Nazeem Mustapha e successivamente integrato dal lavoro di Marie-Noelle Celerier.

    In pratica più una regione dello spazio è vuota e meno materia contiene e quindi l'effetto di frenamento dell'espansione risulta minore localmente nel vuoto rispetto al resto dell'Universo... Un osservatore interno al vuoto quindi vedrebbe crescere il tasso di espansione a causa della sua “particolare posizione”. Riassumendo ad ogni dato istante luoghi diversi si espanderebbero a tassi diversi: alcuni luoghi accelerando (al centro dei vuoti), altri decelerando (in prossimità dei bordi di tali regioni).

    Se una supernova esplode lontano da noi, la sua luce attraverserà zone in cui sono presenti vuoti e zone più omogenee; ogni regione redshiterà la luce diversamente ed il risultato cumulativo sarà il redshift osservato (ovviamente attestata la natura cosmologica dei redshifts). In questo scenario, la luce emessa ad una certa distanza verrebbe redshiftata meno di quello che sarebbe se l'intero Universo stesse accelerando come osserviamo localmente. Quindi in un siffatto Universo la luce dovrà percorrere una distanza maggiore per avere lo stesso redshift di un Universo che si espandesse ad un tasso costante.

    Quella che all'apparenza sembra una complicazione gratuita in realtà è una grande semplificazione concettuale perché in una volta sola ci si scrolla di dosso il principio copernicano-cosmologico e, sopratutto, si evita la necessità di ricorrere ad uno dei più enigmatici costrutti della mente umana (dopo l'esistenza delle divinità) e cioè l'energia oscura.

    Controcorrente Scientifica - 1

    30/01/2010 - Quando la verita' si cela dietro idee scomode... 
    http://www.lswn.it/astronomia/controcorrente-scientifica-1/

    Controcorrente Scientifica - 2 - Natura Cosmologica dei Redshifts

    16/07/2010 - La legge di Hubble attesta l'espansione del nostro Universo, analizzando gli spettri di molteplici galassie, che presentavano uno spostamento delle loro righe spettrali verso il rosso (altrimenti detto redshift); questo spostamento, interpretato come effetto Doppler, significa "allontanamento" dall'osservatore. http://www.lswn.it/astronomia/controcorrente-scientifica-2-natura-cosmologica-dei-redshifts/

    Controcorrente scientifica - 3 - Omogeneità e isotropia dell'universo

    24/09/2010 - Il principio copernicano ha tolto la Terra dal posto privilegiato al centro dell'Universo.
    http://www.lswn.it/astronomia/controcorrente-scientifica-3-omogeneita-e-isotropia-delluniverso/

    Controcorrente scientifica - 4 - Velocità della luce ed Entanglement

    08/10/2010 - Un altro paio di postulati apparentemente esatti su cui Einstein (insieme all'ambiente accademico) basò la sua cosmologia è il concetto di costante fisica inalterabile, che lui identificò con “c” la velocità della luce, il principio di uguaglianza tra massa gravitazionale ed inerziale ed il concetto di realtà. http://www.lswn.it/astronomia/controcorrente-scientifica-4-velocita-della-luce-ed-entanglement/

     



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