IL DESTINO DELLA IL DESTINO DELLA COSTANTE COSTANTE

COSMOLOGICACOSMOLOGICAL’”ERRORE PIÙ GRAVE” DI L’”ERRORE PIÙ GRAVE” DI

EINSTEINEINSTEIN

La Relatività GeneraleLa Relatività Generale

Le forze di gravità sono associate a deformazioni dello spazio ed eventualmente del tempo

( Lo spazio si deforma come la superficie di una lamina elasticatesa orizzontalmente su cui si appoggino sferette pesanti. )

La luce che lambisce una stella viene deflessa dalla deformazione dello spazio indotta dallastessa stella.

Immagine da S. Carroll http://pancake.uchicago.edu/~carroll/grbook/

Einstein Cosmologo (1917)Einstein Cosmologo (1917)

L’Universo è:L’Universo è:1) Isotropo (1) Isotropo (così apparecosì appare))2) Omogeneo (2) Omogeneo (Copernico+1Copernico+1))3) Statico (3) Statico (Newton, Mach,..)Newton, Mach,..)

Il problema della Il problema della stabiltàstabiltàLa distribuzione omogenea e statica delle masse stellariincurva uniformemente lo spazio. Le masse attraendosi indurrebero il collasso dell’intero Universo

Ripristino dell’equilibrioRipristino dell’equilibrio

Einstein introdusse nelle sue equazioni un nuovo Einstein introdusse nelle sue equazioni un nuovo

termine cosmologico matematicamentematematicamenteaccettabile, ma difficile da interpretare sul piano accettabile, ma difficile da interpretare sul piano fisico, corrispondente a un contributo all’fisico, corrispondente a un contributo all’energiaenergia

di origine di origine non dinamicanon dinamica accompagnata daaccompagnata da

forzeforze che si oppongono al collasso dell’Universo.che si oppongono al collasso dell’Universo.

Conclusioni di EinsteinConclusioni di Einstein

L’equilibrio di un universo statico richiede L’equilibrio di un universo statico richiede un’energia cosmologicaun’energia cosmologicaLo spazio tridimensionale è sfericamente Lo spazio tridimensionale è sfericamente limitato ( limitato ( in contrasto con l’universo in contrasto con l’universo NewtonianoNewtoniano ))Ma come mai di notte il cielo è scuro? Ma come mai di notte il cielo è scuro? ((OlbersOlbers 1826)1826)

Aleksandr A. Friedmann

L’Universo potrebbe non essere statico e l’equilibrio potrebbeessere dinamico(1922)

Einstein

I risultati di Friedmannmi paiono sospetti..

I risultati di Friedmanngettano nuova luce sullacosmologia

1923

1922

Edwin Hubble

inaugura la cosmologiaosservativa(1929).

Le scoperte principali di Le scoperte principali di HubbleHubble

L’Universo si estende oltre la Via Lattea Vi sono moltissime galassie esterne alla Via Lattea che si allontanano da essa con velocità crescente con la distanza.La loro luce ci appare spostata verso il rosso.

La pendenza della retta viene chiamata H, la costante di Hubble(da http://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm)

Il cosmo di Il cosmo di HubbleHubble (1929)(1929)

OmogeneoOmogeneoIsotropoIsotropoIn espansione In espansione Tutto ha avuto inizio da una grande Tutto ha avuto inizio da una grande esplosione, il esplosione, il big bangbig bang..FriedmannFriedmann aveva ragioneaveva ragione

Una rappresentazione dello spazio-tempo fornita dahttp://www.astro.ucla.edu/~wright/cosmolog.htm

Condizioni di equilibrio Condizioni di equilibrio (dinamico)(dinamico)

L’energia cinetica di espansione va spesa L’energia cinetica di espansione va spesa per contrastare le forze gravitazionali per contrastare le forze gravitazionali attrattive dovute alla materia e alla attrattive dovute alla materia e alla radiazione.radiazione.Non c’è bisogno del termine cosmologicoNon c’è bisogno del termine cosmologicoL’universo è L’universo è spazialmentespazialmente piatto se piatto se l’energia di espansione equilibra l’energia di espansione equilibra esattamente quella gravitazionale. (esattamente quella gravitazionale. (ΩΩ=1)=1)

Ma H è veramente costante?Ma H è veramente costante?

La densità delle masse, quella della La densità delle masse, quella della radiazione rallentano in modo diverso radiazione rallentano in modo diverso l’espansione dell’Universol’espansione dell’UniversoIl termine cosmologico la acceleraIl termine cosmologico la acceleraQuindi, osservando come la costante di Quindi, osservando come la costante di HubbleHubble è variata nel passato, è possibile è variata nel passato, è possibile dedurre i valori dei vari termini.dedurre i valori dei vari termini.

Il satellite WMAP esplora la radiazione di fondo, residuo del Big Bang.

I risultati di WMAP in falsi colori.Mostrano notevole uniformità con piccole fluttuazioni locali che forniscono il valore della costante di Hubbleal momento della formazione della radiazione

Le osservazioni estremamente precise del Telescopio Spaziale Hubble

forniscono informazioni altrettanto precise sulla velocità di espansione a tempi remoti, cioè per grandi valori dello spostamento verso il rosso.

La ricerca delle supernove La ricerca delle supernove II--aa

Il meccanismo di formazione determina l’intensità dell’esplosione e quindi la quantità di luce emessa.Sono ottime sorgenti campione.

Da:http://csep10.phys.utk.edu/astr162/lect/supernovae/type1.html

I risultati recenti (2003)I risultati recenti (2003)

L’universo risulta piatto entro un margine L’universo risulta piatto entro un margine di errore notevolmente piccolo di errore notevolmente piccolo -- Newton, Newton, messo alla porta da Einstein, rientra messo alla porta da Einstein, rientra sorprendentemente dalla finestra sorprendentemente dalla finestra --La densità di energia cosmologica vale La densità di energia cosmologica vale circa il triplo di quella materialecirca il triplo di quella materialeIl ruolo della materia stellare e quello della Il ruolo della materia stellare e quello della radiazione sono radiazione sono trascurabilitrascurabili

ConclusioniConclusioni

Le origini fisiche dell’energia cosmica e Le origini fisiche dell’energia cosmica e della maggior parte della materia sono della maggior parte della materia sono ignoteignoteAnche per questo si parla di Anche per questo si parla di energia energia oscuraoscura e di e di materia oscuramateria oscura!!