Language
Country/Area
No result found
Radiazione cosmica di fondo a microonde: come dimostra la teoria del Big Bang?
Il fondo cosmico a microonde (CMB), noto anche come radiazione residua, è la radiazione a microonde che riempie ogni angolo dell'universo osservabile. Quando usiamo i telescopi ottici convenzionali per osservare gli spazi tra stelle e galassie, quasi nessuna luce è visibile. Tuttavia, quando si utilizzano radiotelescopi sensibili, emerge un debole bagliore di fondo che è quasi uniforme e non associato ad alcuna stella o galassia. Questo bagliore è più forte nella regione delle microonde.
La scoperta della radiazione cosmica di fondo segna una nuova tappa nella nostra comprensione dell'origine dell'universo, supportando la visione fondamentale della teoria del Big Bang.
Nel 1965, i radioastronomi americani Arno Penzias e Robert Wilson scoprirono accidentalmente la radiazione cosmica di fondo, che riassumeva anche una serie di ricerche scientifiche iniziate dagli anni '40. Secondo il modello dell’universo del Big Bang, nei suoi primi giorni, l’universo era pieno di una nebbia di plasma densa e calda di particelle subatomiche. Man mano che l'universo si espandeva, questo plasma si raffreddava al punto in cui gli atomi si combinavano formando idrogeno neutro.
Una volta formati questi atomi, l'universo non disperderà più la radiazione termica attraverso lo scattering Thomson e diventerà trasparente. Questo processo è chiamato periodo di ricombinazione e i fotoni rilasciati entrano quindi completamente in ogni angolo dell'universo.
Tuttavia, a causa della continua espansione dell'universo, questi fotoni subiscono uno spostamento verso il rosso cosmico e diventano meno energetici.
L'esistenza e la relativa uniformità della radiazione cosmica di fondo a microonde sono diventate una prova chiave a sostegno del modello del Big Bang.
Dalla scoperta alla definizione del modello teorico
La scoperta iniziale della CMB ha scatenato un intenso dibattito, con molti scienziati che hanno proposto altre possibili spiegazioni, come l'energia proveniente dall'interno del sistema solare, la radiazione proveniente dalle galassie e la radiazione proveniente da molteplici sorgenti radio nell'universo. Gli scienziati devono dimostrare che la relazione tra l’intensità e la frequenza di questa radiazione a microonde è coerente con le proprietà di una fonte di calore o di un corpo nero. Questa richiesta venne realizzata nel 1968.
Uno dei punti chiave della ricerca è inoltre quello di verificare se la radiazione luminosa è uniforme in tutte le direzioni. Nel 1970 è stato finalmente dimostrato che questa radiazione ha un'origine cosmica.
Caratteristiche della radiazione cosmica di fondo a microonde
La radiazione cosmica di fondo a microonde presenta uno spettro del corpo nero di circa 2.725 K, la cui uniformità contrasta nettamente con la struttura quasi puntiforme delle stelle o delle galassie. È stato misurato che la CMB presenta un'uniformità di circa 1/25.000 in tutte le direzioni, con una variazione quadratica media di 100 microkelvin. Anche se le piccole differenze nella CMB sono sfuggenti, molti dettagli possono essere misurati con elevata precisione, il che è cruciale per le teorie cosmologiche.
I dati osservativi della CMB ci forniscono informazioni chiave sulle proprietà fisiche dell'universo primordiale.
Con ulteriori esperimenti, gli scienziati hanno misurato queste disuniformità di temperatura utilizzando numerosi esperimenti terrestri e spaziali, come COBE, WMAP e Planck. Queste misurazioni rivelano strutture caratteristiche nella CMB che sono legate alle varie interazioni della materia e dei fotoni prima della ricombinazione, risultando in schemi di blocchi specifici che variano con l’angolo. La porzione dello spettro di queste distribuzioni non uniformi rappresenta lo spettro di potenza, mostrando una serie di picchi e valli.
Conclusione: illuminazione da CMB
L'esistenza della radiazione cosmica di fondo non solo è diventata una prova fondamentale a sostegno della teoria del Big Bang, ma ci fornisce anche una comprensione più chiara dell'origine e dell'evoluzione dell'universo e ci permette anche di capire come si è evoluto da uno stato incandescente alla forma odierna. Attraverso una ricerca continua e approfondita, possiamo rivelare più segreti dell’universo nelle osservazioni future, permettendoci di comprendere meglio la nostra posizione e il nostro ruolo?
