TEORIA DEL GRANDE CRUNCH: STORIA, PRINCIPI, FATTI A FAVORE E CONTRO - ARTE - 2025

La teoria del Big Crunch, Big Crunch o Big Implosion propone che l'universo finirà per contrarsi per riformare una grande singolarità nello spazio-tempo. Si tratta quindi di una sorta di capovolgimento del Big Bang.

Se l'universo ha avuto inizio nella violenta espansione di una singolarità in cui era concentrato tutto lo spazio-tempo, allora la sua fine è precisamente il processo inverso. L'idea non è nuova, dal momento che gli scienziati si chiedono da tempo se anche la gravità, il grande architetto della materia, un giorno sarà in grado di provocarne il collasso totale.

Figura 1. Questa animazione mostra qualcosa di ciò che accadrebbe durante il Big Crunch: le galassie si avvicinano l'una all'altra fino a formare una singolarità in uno spazio minuscolo. Fonte: Wikimedia Commons.

The Big Crunch parla di come sarebbe la fine dell'universo se prevalesse la forza di gravità. Non è una teoria sulla sua origine, sebbene ce ne sia un'altra, quella dell'universo oscillante, che combina il Big Crunch con il Big Bang per produrre un'immagine di infiniti universi in costanti cicli di espansione e contrazione.

Sebbene l'universo si stia espandendo al momento e ci siano molte prove a sostegno di ciò, il Big Crunch suggerisce che la gravità ad un certo punto sarà abbastanza potente da fermare questa espansione.

E non solo fermarlo, ma invertirlo fino al punto di provocare una contrazione continua, avvicinando sempre più stelle e galassie. Ma non sarebbe tutto, contraendosi, l'universo si surriscalderebbe progressivamente su una scala inimmaginabile, rendendo i pianeti inospitali per la vita.

La compressione continuerà fino a quando lo spazio-tempo e tutto ciò che contiene non si ridurrà a una singolarità da cui potrebbe eventualmente nascere un nuovo universo. O forse no, visto che al momento non c'è modo di saperlo.

Storia e principi della teoria del Big Crunch

Anche se per ora l'evidenza che l'universo si sta espandendo è indiscutibile, la forza di gravità non cessa mai di essere presente, potendo diventare la forza dominante in qualsiasi momento e far avvicinare pianeti, stelle e galassie.

Gli scienziati propongono che l'attuale espansione sia dovuta all'energia oscura, un campo che riempie tutto lo spazio ma la cui vera natura è sconosciuta, sebbene si pensi che sia generata dallo spazio stesso e aumenti man mano che cresce.

E più l'universo si espande, più spazio si crea e con esso più energia oscura con pressione negativa, creando uno scenario di espansione indefinita e sempre più rapida.

Tuttavia, se parti da un universo chiuso, l'espansione non può andare avanti per sempre e l'energia oscura deve necessariamente indebolirsi, anche se non si sa quando inizierà ad accadere. Alcuni credono che sia già iniziato, anche se l'universo sembra aumentare il suo tasso di espansione.

Questo indebolimento farà sì che la gravità assuma un ruolo preponderante, facendo aumentare nuovamente la densità dell'universo. A tal fine si ritiene necessaria una densità di almeno 3 atomi / metro cubo.

In questo modo le galassie si avvicineranno sempre di più, arrivando in un momento in cui tutte formano una galassia colossale che poi si concentrerà per dare origine ad un buco nero unico, una singolarità di dimensioni incredibilmente piccole.

Figura 2. Il possibile allontanamento delle galassie è causa di speculazioni cosmologiche. Fonte: Wikimedia Commons.

È una specie di Big Bang al contrario, anche se le caratteristiche di questo nuovo universo estremamente caldo sarebbero molto diverse, poiché la densità non sarebbe più uniforme.

Possibili geometrie per l'universo

Secondo un criterio cosmologico, se la densità dell'universo è omogenea, la sua curvatura è determinata dalla densità media, essendo detta curvatura costante. L'indicatore è il parametro di curvatura Ωo:

Ωo = densità media dell'universo / densità di energia critica

Dove la densità di energia critica è quella di un universo piatto, privo di curvatura. Ci sono tre possibilità per questo parametro: Ωo = 1, maggiore di 1 o minore di 1. Quando Ωo> 1 abbiamo un universo sferico o chiuso, in cui il Big Crunch è una possibilità molto reale.

Le misurazioni attuali indicano un universo di geometria piana, quindi l'ipotesi del Big Crunch non ha attualmente il sostegno della maggioranza nella comunità scientifica, ad eccezione di alcuni cosmologi, come vedremo tra poco.

Figura 3. Immagine delle tre possibili geometrie dell'universo. Il Big Crunch è possibile in un universo sferico, che è finito e chiuso. Fonte: Wikimedia Commons.

Fatti a favore

L'ipotesi del Big Crunch viene da molti scienziati per i quali l'idea di un universo in continua espansione non è ammissibile. Ammettendo che il Big Crunch è una possibilità reale, l'universo avrebbe un inizio e una fine, il che può essere rassicurante per molti.

D'altra parte, per altri scienziati il ​​Big Crunch è accettato quando fa parte di un ciclo infinito di espansioni e contrazioni proposto nella teoria dell'universo oscillante, perché questo eviterebbe di pensare proprio all'inizio dell'universo in quanto tale, e quanto sia inquietante speculare su cosa c'era prima che ci fosse.

Per questi motivi, molti ricercatori continuano a lavorare alla creazione di nuovi modelli dell'universo. C'è chi ha proposto modifiche nel valore della costante cosmologica, una costante proposta da Albert Einstein in modo che le soluzioni delle sue equazioni di campo portassero ad un universo stabile.

Secondo i dati astronomici più recenti, la costante cosmologica, indicata dalla lettera greca maiuscola lambda, ha un valore di: Λ = 10 ^-46 km ^-2 .

Alcuni cosmologi affermano che un valore ancora più basso di questa costante, che è già minuscola, porta sicuramente ad un universo finito, in cui la contrazione dello spazio è fattibile. In questo modo il Big Crunch sarebbe una valida fine dell'universo.

Teoria dell'universo oscillante

Conosciuta anche come teoria dell'universo pulsante o Big Bounce, ha molti punti in comune con il Big Crunch.

Fu proposto dal matematico Richard Tolman (1881-1948), il quale postulò che l'universo si espande a causa dell'impulso del Big Bang, ma poi l'espansione si ferma quando la gravità diventa la forza dominante.

Questo è accaduto periodicamente, quindi l'universo non ha, né ha mai avuto un inizio o una fine.

Teorie alternative per la fine dell'universo

A parte il Big Crunch e la teoria dell'universo oscillante, molti cosmologi sostengono che l'universo finirà piuttosto con il Big Rip: è probabilmente l'espansione che finisce per annientare la materia, dividendola sempre di più.

E un'altra parte degli scienziati ritiene che l'espansione comporti un raffreddamento continuo. Come è noto, i movimenti delle particelle costituenti della materia si arrestano quando raggiungono lo zero assoluto, una temperatura inconcepibilmente fredda che non è stata ancora raggiunta.

Se l'universo è aperto, l'espansione può continuare indefinitamente, poiché la sua temperatura si avvicina sempre di più allo zero assoluto. Questo raffreddamento, noto come Big Freeze, causerà l'eventuale morte per calore dell'universo in un lontano futuro.

Dati contro

Due fatti importanti significano che molti scienziati non credono nel Big Crunch come alternativa nell'evoluzione dell'universo.

Il primo è che l'universo è attualmente in espansione, un fatto confermato sperimentalmente dall'osservazione di stelle di supernova lontane e dalle misurazioni della radiazione cosmica di fondo, resti del Big Bang.

Certo, c'è la possibilità che in futuro smetterà di farlo, poiché c'è abbastanza tempo per farlo e, cosa più importante: ci sono molte cose che ancora non sappiamo sull'universo.

Il secondo è che le misurazioni della curvatura dell'universo suggeriscono che la geometria dell'universo è piatta. E in una geometria come questa, il Big Crunch non è possibile. Ciò è stato rivelato dai risultati della missione Planck, che indicano che la densità dell'universo è del 5% maggiore di quella richiesta per la sua chiusura.

La missione Planck è un progetto dell'Agenzia spaziale europea, che consiste in un satellite artificiale attrezzato per raccogliere dati sulla natura dello spazio. È stato lanciato nel 2009 dalla Guyana francese ed è dotato di sonde, rilevatori e telescopi.

Figura 4. Modello del satellite Planck, chiamato in onore del fisico tedesco Max Planck (1858-1947), pioniere della Meccanica Quantistica. Fonte: Wikimedia Commons. Fotografia di Mike Peel (www.mikepeel.net).

Scienziati che supportano il Big Crunch

Tra coloro che difendono la possibilità di un imminente collasso dell'universo tipo Big Crunch ci sono Nemanja Kaloper e Antonio Padilla. Questi ricercatori lavorano con un modello in cui hanno modificato il valore della costante cosmologica, ottenendo un universo stabile e chiuso.

I loro risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters, tuttavia, al momento non ci sono osservazioni a supporto di questo nuovo modello.

Riferimenti

1. Harris, W. Come funziona la teoria del Big Crunch. Estratto da: science.howstuffworks.com.
2. Mann, A. Come finirà l'universo? Estratto da: livescience.com.
3. Moskowitz, C. Endless Void o Big Crunch: come finirà l'universo? Recupero da: space.com.
4. NeoFronteras. Ci sarà un grande crunch? Estratto da: neofronteras.com.
5. Steinhardt, P. evoluzione cosmica in un universo ciclico. Estratto da: arxiv.org.
6. UCDavis. La nuova ricerca del Prof. Nemanja Kaloper sulla fine dell'universo genera una forte copertura mediatica. Estratto da: physics.ucdavis.edu.
7. Wikipedia. Big Crunch. Estratto da: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Energia oscura. Estratto da: es.wikipedia.org.