Lezioni di Astronomia

Liceo Scientifico Copernico

5 – La Cosmologia

Bologna 5 maggio 20101

I fatti :

- 1916: la Teoria della Relatività Generale

2

- 22 maggio 1919: prima conferma sperimentale della teoria di Einstein.

3

London News 22 november 1919London News 22 november 1919

4

- 1922 Alexander Friedmann : tre possibili modelli non statici per l’universo

Einstein non trova soluzioni statiche per l’universo e introduce nelle sue equazioni una costante ad hoc.

(1888-1925)5

- 1927 George Lemaitre, sulla base dei dati di Hubble ipotizza che l’universo sia in espansione e che si sia originato da un atomo primitivo

- 1929 Hubble mostra che le galassie si allontanano con velocità proporzionale alladistanza.

dH V 0

(1894-1966)

6

7

8

V= 1 milione anni luce/100 milioni anni =0.01 anni luce/anno= 3000 km/s

V= 2 milioni anni luce/100 milioni anni =0.02 anni luce/anno= 6000 km/s

kmla 121046.9.. 1

sa 7103 1

dH V 0 113

60 .)(a.lsec km 10310

3000H

9

Lemaitre (1927)

10

- 1930 Robertson e Walker ritrovano il risultato di Friedmann (e di Lemaitre). Le “metriche” possibili per l’universo sonosolo 3 e dipendono dal contenuto in massa(ed energia) dell’universo

Quest’ultimo determina la storia dell’universo e la sua “geometria”

11

12

qualunque sia la geometria la presenza di espansione fa supporre uno stato iniziale di elevata densità e temperatura

13

E’ il Big Bang, l’atomo primordiale di Lemaitre

-1948 Gamow e collaboratori invocano il Big Bang per giustificare l’abbondanza osservata di He e predicono la radiazione di fondo.

14

15

La ricombinazione dell’ idrogeno T 3000 Kt= 400 000 anni

La ricombinazione dell’ idrogeno T 3000 Kt= 400 000 anni

16

-1964 Penzias e Wilson casualmente rilevano la radiazione di fondo (Nobel per la Fisica 1978)

E’ il trionfiodel Big Bang

17

A sostegno della teoria del Big Bang

L’espansione dell’ Universo

L’abbondanza osservata di He, D e Li

La radiazione cosmica di fondo a 2.7 K

18

-329 cmgr 10cr

-331 cmgr 10oss

gr 10 1.7 24pm-35 cm protoni 10cr

-3m protoni 10cr

L’universo è “aperto”

Quale futuro per l’universo ?

19

La massa è solo quella che vediamo?

20

21

22

23

24

25

Anche con la materia oscura, l’universo resta apertoÈ un problema ?

Sì

1998 26

27

28

COBE1992

WMAP2008

29

30

31

dH V 0

Se l’espansione decelera col tempo,H era più grande nelpassato (cresce conla distanza)

32

1998, l’universo sta accelerando

33

34

Possiamo esisteresiamo salvi!

35

M è la densità dienergia di materia (visibile e oscura)

è la densità dienergia del vuoto

36

Siamo granellinidi polvere originatida uno sparuto numero di stelle

37