Universo in espansione

Il modello dell'universo in espansione fornisce una spiegazione sull'origine e sull'evoluzione del cosmo. È uno dei concetti chiave nell'astronomia e nella cosmologia moderna. Secondo il modello dell'universo in espansione, tutto ciò che esiste oggi - le galassie, le stelle, i pianeti e persino lo spazio stesso - ha avuto origine da un singolo punto infinitesimamente piccolo detto "singolarità". L'universo ha cominciato a espandersi a partire da questo punto a causa di un evento cosmico chiamato "Big Bang" (grande esplosione), ha continuato a crescere e si espande ancora oggi.

Dall'enorme energia scaturita del Big Bang sono nate le strutture primordiali dell'universo, come galassie e ammassi di galassie. Queste entità cosmiche, formate da miliardi di stelle e da vaste quantità di materia fredda come gas e polvere, continuano a muoversi nello spazio, "sospinte" dalla forza residua del Big Bang.

L'evoluzione futura dell'universo in espansione

Oggi sappiamo che l'espansione dell'universo sta accelerando, perché si nota una tendenza delle onde elettromagnetiche al rosso (red shift). Questo vuol dire che le galassie più lontane tendono ad allontanarsi da noi e le une dalle altre, a causa dell'espansione accelerata dell'universo.

Sugli scenari futuri dell'universo in espansione ci sono diverse ipotesi:

• Universo dinamicamente stazionario
  Nel modello dinamicamente statico, l'espansione dell'universo raggiunge un equilibrio e si stabilizza. Questa teoria suggerisce che esista una massa sufficientemente grande nell'universo, tale da produrre una forza gravitazionale capace di contrapporsi e bilanciare l'energia dell'espansione, arrestandola. Si parla di universo "dinamicamente" statico perché le galassie continueranno a muoversi, a nascere e morire. Con il passare del tempo, l'universo si raffredderà progressivamente fino alla "morte termica", quando l'ultima stella si spegnerà. Questa visione fu originariamente proposta da Einstein, prima che le ricerche di Hubble confermassero l'espansione dell'universo.
  
• Espansione costante
  In questo modello l'universo persiste in una continua espansione a ritmo costante in modo lineare. Questa visione si basa sull'assunto che la massa totale dell'universo non sia adeguata per opporsi a tale espansione. Di conseguenza, l'espansione sarà infinita anche se l'accelerazione dell'espansione tenderà ad annularsi. In questo scenario, le galassie e le stelle si distanzieranno progressivamente l'una dall'altra, portando a un universo futuro caratterizzato da maggiore vuoto e minor temperatura, culminando in una "morte termica".
  
• Espansione accelerata
  In questo scenario, la velocità di espansione dell'universo cresce nel tempo in modo accelerato. Questa visione si basa sull'idea che la massa complessiva dell'universo non possa né fermare né rallentare l'espansione. Pertanto, l'espansione del cosmo proseguirà con un'accelerazione senza fine. Il futuro delineato da questo modello è analogo a quello dell'espansione a velocità costante: galassie e stelle si distanzieranno sempre di più, conducendo l'universo verso un stato sempre più rarefatto e freddo, culminando nella cosiddetta "morte termica"
  
• Big Rip
  Nel modello del "Big Rip" (grande strappo) la forza dell'energia oscura, quella che attualmente accelera l'espansione dell'universo, aumenta continuamente nel tempo. Questo potrebbe portare a una crescita esponenziale dell'espansione dell'universo, in cui alla fine la forza gravitazionale, elettrica e nucleare che tiene insieme galassie, stelle, pianeti e perfino atomi, verrà superata dalla forza di repulsione dell'energia oscura. Di conseguenza, tutte le strutture dell'universo, dal livello galattico alle stelle, ai pianeti e infine agli atomi stessi, sarebbero strappate a pezzi.
  
• Big Crunch
  Secondo questo modello in futuro la massa è dell'universo è sufficiente a generare una forza gravitazionale che supera l'energia dell'espansione, causando l'arresto dell'espansione e la successiva la contrazione dell'universo. Pertanto, secondo questo modello l'universo cesserà di espandersi per tornare a contrarsi in un singolo punto di singolarità, dal quale potrebbe avere origine un nuovo Big Bang (teoria dell'universo pulsante).
  

Il destino dell'universo dipende in gran parte dalla sua massa totale. Se la massa complessiva dell'universo supera un valore noto come "massa critica", potrebbe contrarsi in un Big Crunch. Se è inferiore, l'universo potrebbe espandersi indefinitamente, portando a un raffreddamento e a una "morte termica" oppure al "Big Rip".

Qual è lo scenario futuro più probabile?

Il problema è che non conosciamo molto della massa presente nell'universo, perché riusciamo a osservare solo una parte della materia (detta materia visibile).

Una cospicua parte della materia presente nell'universo non interagisce con la luce e per questa ragione è conosciuta come "materia oscura" (dark matter). Sappiamo della sua esistenza per le interazioni gravitazionali che ha sulle stelle e le galassie. Non è direttamente osservabile ma influisce nella dinamica delle galassie.

Si stima che la materia oscura rappresenti circa il 27% della composizione totale dell'universo. La materia "visibile", o barionica, di cui sono composti pianeti, stelle, gas e polveri, rappresenta solo circa il 5% dell'universo. Il restante 68% dell'universo è attribuito all'energia oscura, una forma misteriosa di energia che sembra accelerare l'espansione dell'universo.

In conclusione, il modello dell'universo in espansione è ampiamente riconosciuto come il meccanismo di origine dell'universo, avendo avuto inizio con il Big Bang. Tuttavia, non fornisce previsioni definitive sul futuro evolutivo del cosmo. Sebbene l'espansione accelerata dell'universo suggerisca diversi possibili destini, rimangono ancora molte incognite. L'approfondimento delle nostre conoscenze sulla materia oscura e sull'energia oscura potrebbe essere cruciale nel determinare quale tra questi scenari avrà maggiori probabilità di realizzarsi.