Quasi tutti gli astronomi concordano sulla teoria del Big Bang, secondo cui l'intero Universo si sta espandendo, con galassie lontane che si allontanano da noi in tutte le direzioni. Portando indietro l'orologio a 13,8 miliardi di anni fa, tutto nel Cosmo è iniziato come un singolo punto nello spazio. In un istante, tutto si è espanso verso l'esterno da quella posizione, formando l'energia, gli atomi e infine le stelle e le galassie che vediamo oggi. Ma chiamare questo concetto semplicemente una teoria significa giudicare male la schiacciante quantità di prove.
Ci sono linee di prova separate, ognuna delle quali indica indipendentemente questa come la storia delle origini del nostro Universo. La prima è arrivata con la sorprendente scoperta che quasi tutte le galassie si stanno allontanando da noi.
Nel 1912 Vesto Slipher calcolò la velocità e la direzione delle “nebulose a spirale” misurando la variazione delle lunghezze d'onda della luce proveniente da esse. Si rese conto che la maggior parte di loro si stava allontanando da noi. Ora sappiamo che questi oggetti sono galassie, ma un secolo fa gli astronomi pensavano che queste vaste collezioni di stelle potessero effettivamente trovarsi all'interno della Via Lattea.
Nel 1924, Edwin Hubble scoprì che queste galassie sono in realtà al di fuori della Via Lattea. Ha osservato un tipo speciale di stella variabile che ha una relazione diretta tra la sua produzione di energia e il tempo necessario per pulsare di luminosità. Trovando queste stelle variabili in altre galassie, è stato in grado di calcolare quanto fossero lontane. Hubble ha scoperto che tutte queste galassie si trovano al di fuori della nostra Via Lattea, a milioni di anni luce di distanza.
Quindi, se queste galassie sono molto, molto lontane e si stanno allontanando rapidamente da noi, ciò suggerisce che l'intero Universo deve essere stato situato in un singolo punto miliardi di anni fa. La seconda linea di prove è venuta dall'abbondanza di elementi che vediamo intorno a noi.
Nei primi istanti dopo il Big Bang, non c'era nient'altro che idrogeno compresso in un volume minuscolo, con un calore e una pressione pazzeschi. L'intero Universo si comportava come il nucleo di una stella, fondendo l'idrogeno in elio e altri elementi.
Questo è noto come nucleosintesi del Big Bang. Mentre gli astronomi guardano nell'Universo e misurano i rapporti di idrogeno, elio e altri oligoelementi, corrispondono esattamente a ciò che ti aspetteresti di trovare se l'intero Universo fosse una volta una stella davvero grande.
Linea di prova numero 3: radiazione cosmica di fondo a microonde. Negli anni '60, Arno Penzias e Robert Wilson stavano sperimentando un radiotelescopio di 6 metri e scoprirono un'emissione radio di fondo che proveniva da ogni direzione del cielo, giorno e notte. Da quello che potevano dire, l'intero cielo misurava pochi gradi sopra lo zero assoluto.
Dati WMAP del Fondo Cosmico a Microonde. Credito: NASA
Le teorie prevedevano che dopo un Big Bang ci sarebbe stato un enorme rilascio di radiazioni. E ora, miliardi di anni dopo, questa radiazione si starebbe allontanando così velocemente da noi che la lunghezza d'onda di questa radiazione sarebbe stata spostata dalla luce visibile alla radiazione di fondo a microonde che vediamo oggi.
L'ultima linea di prova è la formazione delle galassie e la struttura su larga scala del cosmo. Circa 10.000 anni dopo il Big Bang, l'Universo si è raffreddato al punto che l'attrazione gravitazionale della materia era la forma dominante di densità di energia nell'Universo. Questa massa è stata in grado di riunirsi nelle prime stelle, nelle galassie e infine nelle strutture su larga scala che vediamo oggi nell'Universo.
Questi sono conosciuti come i 4 pilastri della teoria del Big Bang. Quattro linee di prova indipendenti che costruiscono una delle teorie più influenti e ben supportate in tutta la cosmologia. Ma ci sono più linee di prova. Ci sono fluttuazioni nella radiazione cosmica di fondo a microonde, non vediamo stelle più vecchie di 13,8 miliardi di anni, le scoperte della materia oscura e dell'energia oscura, insieme a come la luce si curva da supernove lontane.
Quindi, anche se è una teoria, dovremmo considerarla allo stesso modo in cui consideriamo la gravità, l'evoluzione e la relatività generale. Abbiamo una buona idea di cosa sta succedendo e abbiamo trovato un buon modo per capirlo e spiegarlo. Col passare del tempo, arriveremo a esperimenti più fantasiosi da lanciare. Affineremo la nostra comprensione e la teoria che la accompagna.
Ancora più importante, possiamo avere fiducia quando parliamo di ciò che sappiamo delle prime fasi del nostro magnifico Universo e del motivo per cui capiamo che è vero.
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