Domandina: quanto è vecchio l’Universo?

La parte superiore dell’immagine mostra l’intero ammasso globulare galattico M4, che contiene diverse centinaia di migliaia di stelle. Le due fotografie più in basso mostrano invece un ingrandimento di una data regione dell’ammasso. Le stelle marcate con un circoletto blu sono nane bianche, probabilmente alcuni tra gli oggetti più antichi dell’intero Universo…
Crediti: NASA/H.Richer/NOAO/AURA/NSF.

di Maco Castellani, Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) – Osservatorio Astronomico di Roma

Quanto è vecchio il nostro Universo? Certo è una di quelle domande la cui portata è così vasta che esula dall’ambito strettamente astronomico per interessare anche le persone più lontane dalla scienza (personalmente, ricordo come – in ben più giovane età – pensavo fosse una domanda alla quale non si potesse fornire risposta scientifica ragionevole….) Sfortunatamente, non abbiamo un indicatore diretto e assoluto per l’età dell’Universo. Vi sono tuttavia dei “sistemi” ai quali ricorrono gli astronomi per arrivare ad una stima piuttosto affidabile.

Il primo è che l’Universo è antico almeno come i più vecchi oggetti che sono contenuti in esso. E’ una assunzione ragionevole e di buon senso, ed un buon punto di partenza per la risposta all’impegnativa domanda. Dunque si arriva allora a chiedersi: quali sono gli oggetti più vecchi dei quali possiamo determinare l’età? Le stelle sono dei candidati promettenti; comunque bisogna tener in conto diversi fattori per arrivare ad una buona stima (massa, composizione chimica, etc…).

Da varie considerazioni, emerge che le stelle più antiche si trovano presumibilmente negli ammassi globulari, hanno piccola massa (e dunque tempi di vita più lunghi) e scarsità di elementi pesanti. In particolare, stelle in fase di nana bianca, che hanno consumato il loro combustibile nucleare e stanno lentamente raffreddandosi, sono tra le più adatte ad essere usate come indicatori di età: osservazioni di tali stelle in ammassi globulari ci portano a concludere che l’età della Via Lattea è approssimativamente di 12 miliardi di anni.

Un secondo sistema per capire quanto è vecchio l’Universo, è ricorrere alla teoria del Big Bang, estrapolando “all’indietro” le evidenze osservative attuali. Anche questo compito non è facile perchè bisogna tenere conto di un insieme di fattori non tutti ben conosciuti (materia ed energia “oscure” possono influenzare significativamente il tasso di espanzione, per esempio); le migliori stime attuali sono di 13,7 miliardi di anni (dunque la Via Lattea è appena un poco più giovane dell’Universo stesso, secondo tali evidenze).

Informazioni su: German Aereospace Center, Astronomy Question of the Week 52: http://www.dlr.de/en/desktopdefault.aspx/tabid-5105/8598_read-21795/.

Marco Castellani

Informazioni su Sabrina Masiero

Ricercatore Astronomo (Tecnologo III livello) presso INAF-Osservatorio Astronomico di Palermo-Gal Hassin, Centro Internazionale delle Scienze Astronomiche di Isnello, Palermo. In precedenza: Borsista presso INAF-Osservatorio Astronomico di Padova e Fundaciòn Galileo Galilei, FGG-Telescopio Nazionale Galileo, La Palma, Isole Canarie.
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6 risposte a Domandina: quanto è vecchio l’Universo?

  1. Francesca dice:

    Tema molto affascinante, questo, anche per i profani. Conoscere l'età dell'Universo e l'età della Galassia ci fa sentire un pochino più giovani! Anno più, anno meno… O meglio miliardo più, miliardo meno!

    Ciao, complimenti per il Blog! Bravi!!!

  2. alessio dice:

    E' certamente una domandina affascinante, ma che ne pone una ancor più bella:ma prima che nascesse l'universo, 12 o 13,7 miliardi di anni fa, al suo posto cosa c'era?un altro universo del quale ancora oggi non se ne percepisce la presenza (o uno o più paralleli preesistenti), oppure esiste da sempre ma è il tempo che comincia ad esistere da quel tempo (scusate il bisticcio)? e quindi possiamo registralo da allora in poi?
    Ciao e bravi per il blog. Complimenti e continuate così.

  3. Marco dice:

    Ciao Alessio, grazie per i complimenti riguardo ai nostri blog, prima di tutto!

    La domanda che poni è veramente interessante, e si pone secondo me a metà tra fisica vera e propria e indagine filosofica. Cerco di dare una risposta dal punto di vista fisico, secondo quanto posso…

    Per la fisica, appunto, il nostro Universo rappresenta – per la parola stessa – l'insieme più vasto di "mondo" con quale possiamo venire in interazione. In questo senso, la nostra conoscenza non può che essere posteriore al Big Bang, anche perchè (cito il libro di mio padre, Vittorio Castellani, a proposito delle condizioni fisiche prossime al Big Bang) "è tali livelli di energia non potevano quindi esistere strutture nucleari, esistendo solo un “brodo” di quark, leptoni e fotoni in equilibrio termodinamico. Ne segue che in tali condizioni la materia non conserva memoria del proprio passato e in questo senso dobbiamo concludere che la storia del presente Universo inizia dal Big-Bang."

    Il paragrafo completo si trova qui: http://astrofisica.altervista.org/doku.php?id=c01

    In altri termini, tutto quello che vi era prima – nel caso vi fosse – è stato "omogeneizzato" a tale livello che ogni informazioni è andata persa. Nulla dunque ne possiamo sapere, dal punto di vista fisico… ma la domanda rimane affascinante!!

    Marco

    • alessio dice:

      Ciao Marco,
      ma quel brodo primordiale a cui ti riferisci che dimensioni aveva? perchè secondo certi autori di libri che ho letto le indicavano pari ad un punto, estremamente caldo con non so quanti milioni di gradi; e tutta la materia che ne è venuta fuori che origine ha avuto? in altri termini la quantità di materia che esiste nell'universo è sempre la stessa o aumenta sempre e quindi da dove viene quella che eccede il dato iniziale? E poi, ho letto che le informazioni non arrivano proprio dal Big Bang in poi ma da 300 milioni di anni dopo perchè fino a quella datazione la luce rimaneva intrappolata e non poteva iniziare a portare informazioni a nessuno. E' così o non ho ben capito quello che ho letto?
      grazie.
      alessio

      • Marco dice:

        Ciao Alessio,

        le tue domande sono molto interessanti! Cercherò di dare qualche cenno di risposta, secondo quanto so (non sono un cosmologo e pertanto forse non sarò precisissimo): in ogni caso, in effetti la condizione della materia al Big Bang è quella di essere davvero concentrata in un "punto", intendendo una concentrazione di materia così alta ove la densità e la temperatura divergono verso infinito: la materia è in condizioni tanto peculiari che è difficilissimo comprenderne le leggi fisiche!

        Per il resto (a parte teorie un poco eccentriche) NON si ritiene che da subito dopo il Big Bang, vi sia nuova creazione di materia, ma solo trasformazione (ricordiamoci che nel Big Bang è prevista anche la creazione di antimateria, ovvero materia con carica elettrica opposta a quella della comune materia).

        E' vero anche che le informazioni che ci arrivano sono al massimo quelle della cosiddetta "superficie di ultimo scattering", quando in effetti i fotoni prodotti riescono per la prima volta a "sfuggire" al btodo primordiale di particelle (ma a quanto mi risulta l'universo in tale momento ha circa 300.000 anni, non milioni!). Prima di tale momento è tutto così addensato che non possiamo averne informazioni… dunque direi che hai ben capito quello che hai letto! 😉

        Spero di essere risucito a spiegare, almeno un pò.. se hai altre domande, non esitare a farle!

        Un saluto,
        Marco

  4. alessio dice:

    Ciao Marco,
    ricordavo male, erano 300 mila e non 300 milioni gli anni a cui mi riferivo nella mia domanda. Io non percepisco bene queste dimensioni temporali enormi, come pure quelle spaziali, per cui riflettendoci un po mi rendo conto della cavolata che ho sparato, anche se in riferimento ai 14 miliardi di anni li percepisco quasi equivalenti. Di domande ne avrei diverse e se posso quando mi sento di comporle in modo compiuto te le proporrò. Per esempio mi pongo spesso la domanda sulla gravità e sulla sua naturale forma sferica.Perchè mai distese infinite di polveri cosmiche dopo un po devono precipitare in un punto ammassandosi caoticamente e compattando sempre più raggiungendo pressioni incalcolabili e consistenze voluminose che si esprimono in corpi celesti sferici e gassosi che poi daranno luogo a fornaci nucleari ed al nascere di stelle, le quali avranno una propria evoluzione fino a diventare nane bianche? Io ho pensato che fra le proprietà della materia vi sia quella che la gravità è tendente ad un punto e quindi l'agglomerato di materia si concentra sfericamente. E' un dogma e quindi non si potrà discutere.

    grazie ancora.

    alessio