Perché l'universo osservabile è molto più grande della tua età?
Di recente, qui a Mega Curious abbiamo ricevuto un'interessante domanda da Giovanni Bruno Jr., uno dei nostri lettori. Dopo aver letto una storia qui sul nostro sito - più specificamente, uno intitolato "Se ci sono" miliardi "di pianeti nell'universo, allora dove sono gli alieni?" - Gionanni era interessato a delle informazioni che abbiamo menzionato, vale a dire che L'universo osservabile è lungo circa 90 miliardi di anni luce.
Tuttavia, come sottolineato dal nostro lettore, se il nostro universo è emerso 13, 7 miliardi di anni fa - a seguito del Big Bang - e si è espanso da allora alla velocità della luce (vale a dire poco meno di 300.000 chilometri per secondo nel vuoto), considerando che nulla può viaggiare più veloce della luce, come diavolo è cresciuto così tanto l'universo?
Secondo Giovanni, seguendo questa logica, l'universo dovrebbe misurare poco meno di 14 miliardi di anni luce di diametro invece di 90 miliardi - e questo non sta nemmeno considerando le dimensioni dell'universo "non osservabile" che, per quanto riguarda la speculazione., può estendersi attraverso l'infinito e oltre ... Quindi, come?
Prima di iniziare
Tornando all'universo osservabile, per capire meglio perché è molto più grande della sua età, dobbiamo prima affrontare una serie di problemi, come il modo in cui la luce si comporta nel vuoto e persino un po 'di teoria del colore in modo che tutto potrebbe avere un senso alla fine.
Questo perché, per comprendere l'espansione dell'universo, dobbiamo comprendere diversi concetti, tra cui un cosiddetto "spostamento verso il rosso" - che sostanzialmente si riferisce al modo in cui le onde luminose si comportano in relazione alla velocità relativa tra una sorgente di emissione e un osservatore. Ci andiamo?
Chiarire alcuni punti
Potresti ricordare le tue lezioni di fisica - e Isaac Newton! - quando hai appreso che il nero rappresenta l'assenza di colore, mentre il bianco, al contrario, corrisponde alla combinazione di tutti i colori, giusto? I colori non sono altro che onde elettromagnetiche che vibrano a determinate frequenze di luce, e il più lungo che noi umani possiamo vedere è il rosso e il viola più corto.
Perché, con questa conoscenza a portata di mano, su come la luce si propaga e interagisce con la materia, possiamo determinare molte cose sugli oggetti, come la loro temperatura, la loro composizione e persino la loro posizione nello spazio. E parlando di localizzare corpi nello spazio, potresti anche ricordare di aver studiato l'effetto Doppler - puoi ottenere una spiegazione completa attraverso questo link - giusto?
Sebbene sia spesso associato al modo in cui le onde sonore si propagano, lo stesso processo può aiutare a chiarire il motivo per cui la luce emessa da determinate fonti cosmiche tende a una delle estremità dello spettro elettromagnetico. Calmati ... spiegiamolo bene! Bene, l'effetto Doppler ci fa sapere come cambia la traiettoria di una lunghezza d'onda in base alla direzione in cui si sta muovendo un oggetto.
Pertanto, quando un oggetto si muove nella direzione opposta alla nostra, le lunghezze d'onda della luce vengono "allungate" e appaiono tendenti al rosso (più lungo); mentre un oggetto si sta muovendo verso di noi, le lunghezze d'onda sono compresse e quindi appaiono bluastre (più corte). È qui che entra in gioco il "redshift".
Universo in espansione
Quando gli astronomi hanno iniziato a misurare la distanza che separa le galassie da noi - in base alla luce che emettono - hanno notato che le loro lunghezze d'onda tendevano al rosso, indicando che si stanno muovendo nella direzione opposta alla nostra. Ma gli scienziati hanno notato qualcos'altro.
Oltre al fatto che le galassie e le altre stelle nello spazio si stanno muovendo nella direzione opposta a noi, gli astronomi hanno osservato che anche il redshift aumenta, indicando che questi corpi stanno “fuggendo” da noi sempre più velocemente - il che significa che l'universo si sta espandendo.
Le osservazioni dello spostamento verso il rosso hanno anche sottolineato che più le galassie sono distanti nello spazio, più velocemente si muovono verso il bordo dell'universo osservabile. Ma questa informazione è solo una curiosità! Ora che abbiamo spiegato come abbiamo scoperto che l'universo si sta espandendo, che ne dici della confusione tra la sua età e le sue dimensioni?
Una cosa è una cosa, un'altra è un'altra cosa
Quando parliamo di un confine osservabile dell'universo, ciò implica che esiste anche un universo inosservabile - che si estende ben oltre ciò che le nostre menti possono comprendere. Solo per darti un'idea, è in questa parte osservabile che puoi trovare tutte le stelle esistenti, ovvero 25 miliardi di ammassi galattici, 350 miliardi di grandi galassie, 7 trilioni di galassie nane e circa 10 22-10 10 24 stelle. !
Ora immagina tutto ciò che esiste in uno spazio di soli 13, 7 miliardi di anni luce di diametro. È qui che inizia la confusione tra la dimensione dell'universo e la sua età. Infatti, supponendo che il cosmo abbia avuto origine dal Big Bang quasi 14 miliardi di anni fa, ciò che non tutti sanno è che, secondo questa teoria, nei primi giorni dello spazio-spazio ha iniziato ad espandersi più veloce della velocità della luce.
Questo periodo è noto come inflazione cosmica e spiega perché, tra le altre cose, l'universo è più grande della sua età. Secondo la teoria del Big Bang, in un batter d'occhio, il Cosmo è passato dall'essere un punto straordinariamente denso e caldo a qualcosa di incredibilmente gigante e pieno di particelle che, nel tempo, hanno iniziato a formare tutto ciò che esiste.
Perché dopo che l'inflazione iniziale ha rallentato, l'espansione dell'universo ha rallentato con esso, e oggi gli scienziati credono che continui ad accadere grazie a una forza misteriosa (e ancora ipotetica) nota come energia oscura. Ma cosa più interessante, mentre la scienza non è ancora in grado di spiegare i meccanismi alla base dell'espansione, sembra accadere più velocemente della velocità della luce.
E mentre abbiamo detto all'inizio della materia che nulla può viaggiare più veloce della velocità della luce, il ritmo di espansione dell'universo non infrange alcuna legge della fisica. Questo perché, secondo la teoria della relatività di Einstein, nessun corpo può superare la velocità della luce, ma ciò non significa che lo spazio-tempo non possa.
Quindi ciò che accade è che, in effetti, galassie, stelle, pianeti e tutto ciò che esiste non viaggiano attraverso l'universo, ma si espandono con esso. Ciò significa che invece di spostarsi attraverso lo spazio, la materia viene "trascinata" attraverso di essa e, di conseguenza, le distanze tra le galassie aumentano - sempre e quando non sono abbastanza vicine da soccombere alla gravità tra loro. (e finiscono per scontrarsi).
Com'è?
Per capire meglio questo chiacchiericcio totale, immagina di essere su una strada enorme e non puoi vedere né il suo inizio né la sua fine. Ora immagina che lungo questa strada ci siano persone esattamente a un metro di distanza e che occupi la posizione "0". Davanti a te c'è la persona "1", dopo di lui, il "2", il "3" ecc. e dietro di te, "-1", "-2", "-3" e così via - in entrambi i modi.
Ma questa strada è elastica e inizia ad allungarsi gradualmente in entrambe le direzioni - e inizi a vedere come le persone davanti e dietro a te iniziano a muoversi avanti e indietro alla stessa velocità senza camminare. . Sono ancora al loro posto.
Mentre la strada continua ad allungarsi, noterai che le persone più lontane da te sembreranno sempre più lontane, anche se non hanno fatto un passo. Ora immagina che un'auto inizi a percorrere quella stessa strada. Quando raggiungi la fine, sei d'accordo sul fatto che il percorso sarà molto più lungo del solito perché la strada si sta espandendo mentre l'auto la percorre?
Nel caso dell'Universo, sebbene la luce lo abbia attraversato per circa 14 miliardi di anni - e abbia viaggiato per quasi 14 miliardi di anni luce - l'esplosione che ha emesso la stessa luce sta viaggiando nella stessa direzione durante quel periodo. intero. Quindi, invece che l'universo osservabile ha le stesse dimensioni della tua età, in realtà è molto, molto più grande.
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