Uno sguardo sulla cosmologia moderna

 

 

La genesi del modello Big Bang


Albert Einstein (1879-1955) quando presentò nel 1916 la sua teoria della relatività generale aveva alle spalle la certezza dell'inesistenza dell'etere data dall'esperimento del 1887 condotto da Albert Abraham (1852-1931) e Edward Morley (1838-1923), cioè quell'ipotetico mezzo rigido che si pensava facesse da supporto al viaggiare della luce e della gravità, e che, essendo statico, diventava il riferimento assoluto del moto dei corpi. Einstein si trovò di fronte al vuoto, ma non lo considerò precisamente tale, poiché lo pensò come spazio, inteso non come pura estensione, ma come qualcosa soggetto a prodursi in campo gravitazionale o elettromagnetico. Einstein delineò un Universo con spazio quadrimensionale, dove la quarta dimensione era il tempo, giungendo con ciò ad una geometria non euclidea, il che voleva dire che due linee parallele nell'Universo non rimanevano separate all'infinito, ma venivano a confluire in un punto e per viceversa si aprivano. Con ciò l'universo non poteva essere pensato statico, ma in contrazione o in espansione, e lo spazio,  in presenza di una massa di attrazione, viene inteso come spazio gravitazionale, diventa curvilineo. La luce che ha traiettoria lineare quando passa per un campo gravitazionale risente della curvatura spazio-tempo e subisce un deflessione.
Va detto subito che lo spazio quadrimensionale fornisce solo un modello di facilitazione del calcolo in sede gravitazionale, poiché il tempo ha carattere ben distinto dallo spazio.
Un Universo in contrazione o in espansione rese però perplesso Einstein che introdusse una costante cosmologica alle sue equazioni per rendere il suo Universo stazionario, cioè non in espansione né in contrazione.

 

  

 

Nel 1917 l'astronomo Vesto Slipher (1875-1969) del Lowel observatory notò che le sue osservazioni su alcune nebulose evidenziavano l’esistenza di spettri di luce con spostamento verso il rosso, cioè verso frequenze minori. Successivamente, nel 1918, l'astronomo Carl Wirtz (1876-1939) dell'osservatorio di Strasburgo, notò lo stesso fenomeno e trovò una relazione lineare tra il red shift (spostamento verso il rosso) delle nebulose e la loro distanza da terra misurata con una serie di calcoli sulla base di metri di paragone detti “candele standard”, ingegnosamente elaborate considerando la luminosità degli oggetti siderei. Ovviamente, queste distanze non sono distanze assolute, cioè non esenti da margini di errore. La teoria di Vesto Slipher e di Carl Wirtz nonché la Teoria della Relatività di Einstein portarono il fisico belga Georges Eduard Lemaitre (1894-1966), indipendentemente dal fisico russo Alexander Friedman che giunse alle medesime ipotesi, a prospettare l'esistenza di un Universo in espansione. Lemaitre formulò una legge di proporzionalità fra la distanza delle formazioni celesti e la loro velocità di recessione, cioè la velocità con la quale le galassie sembrano allontanarsi a causa dell'Universo in espansione. A tale legge approdò anche, indipendentemente dalle conclusioni di Lemaitre, Edwin Powell Hubble (1889-1953) con le sue osservazioni, rese pubbliche nel 1926, e venne conosciuta come Legge di Hubble. Hubble ipotizzò che l'Universo fosse omogeneo, cioè presentasse pressoché lo stesso volto in tutte le direzioni, e con ciò non ebbe difficoltà a pensare ad un Universo in espansione come se fosse un pallone gonfiato. In seguito alle osservazioni di Hubble, Albert Einstein non introdusse più nelle equazioni la costante cosmologica.
Lemaitre nel 1931 giunse a prospettare l'esistenza di un “atomo primevo” che sarebbe esploso dando origine all'Universo. Lemaitre valutò l'età dell'Universo come risalente a 10/20 miliardi di anni fa.
La teoria di Lemaitre venne chiamata del Big Bang (grande esplosione) da Fred Hoyle (1915-2001) nel 1948-50. Fred Hoyle fu il promotore di un modello di Universo stazionario dove la materia mancante per l'espansione veniva continuamente creata.
Negli anni 40, sulla base del modello Big Bang, George Antonovich Gamow (1904-1968) prospettò l'esistenza di una radiazione fossile presente nell'Universo, ciò in base al pensiero che la materia nei primi istanti dell'espansione fosse talmente densa da impedire il passaggio della radiazione prodotta dal Big Bang. In seguito, rarefacendosi la materia, la radiazione poté filtrare inondando l'Universo quando già era molto espanso. Si noti che l'espansione dell'Universo non viene considerata dalla teoria come materia lanciata nel vuoto, ma come materia che forma lo spazio. Gamow stimò che la temperatura della radiazione fosse di 50 gradi Kelvin; in seguito rettificò questo dato portandolo a 5 gradi Kelvin, un dato di previsione che si rivelerà inesatto per eccesso di circa il doppio.

Queste considerazioni determinarono l'ingresso nella comunità scientifica della teoria del Big Bang, pur presentando aspetti tutti da motivare. Il Big Bang, in particolare, parla di una grande esplosione a partire dalla materia concentrata in un solo punto a temperatura elevatissima. Una situazione di singolarità che deroga da tutte le leggi della fisica, senza essere o, meglio, poter essere, sostenuta da nessuna prova.

 

  

Nessun acceleratore di particelle, neppure il gigantesco LHC (Large Hadron Collider) di Ginevra può riprodurre tale singolarità iniziale, ma solo lo stato di plasma della materia. LHC per gli aderenti al Big Bang può essere definito una macchina del tempo, una corsa verso le condizioni del plasma iniziale, ma non può andare oltre. In realtà, se si guardano le sperimentazioni di LHC in se stesse, non sono altro che il sondaggio della realtà della materia, ovviamente per quello che è accessibile all'uomo.
La singolarità iniziale risulta così non verificabile da nessuna esperienza possibile e perciò non rientra precisamente nella dignità di teoria, ma solo di un artificio matematico fondato sull’applicazione della teoria della Relatività Generale alle dimensioni globali dell’Universo. Si invoca una nuova teoria la “gravità quantistica”, ma non potrà che muoversi su di una pura astrazione matematica, non verificabile col metodo Galileiano dell'esperimento.

 

La radiazione cosmica di fondo
Nel 1964 due fisici, Arno Penzias e Robert Woodrov Wilson, mentre attuavano delle rilevazioni di controllo con un nuovo ricevitore a microonde della Bell Thelephone Laboratories, rilevarono una radiazione a microonde sconosciuta. Successivamente, il gruppo facente capo a Phillip James Peebles dell'Università di Princeton, che si era messo a ricercare tale radiazione pensandola come la radiazione cosmica di fondo (CMBR: Cosmic Microwave Background Radiation), la ritrovò. La radiazione si presentava isotropa, cioè di temperatura uguale in ogni direzione, e ciò contrastava con il pensiero che l'Universo non è così omogeneo. Inoltre, il livellamento della temperatura esigeva lo scambio tra le varie zone in espansione, infatti se l'espansione fosse avvenuta a velocità maggiore della radiazione elettromagnetica non sarebbe stato possibile lo scambio e quindi la CMBR avrebbe dovuto essere molto anisostropa. Per spiegare questo, e non veder annullarsi  la teoria del Big Bang, si ricorse alla “teoria inflazionistica” il cui nome deriva da to inflate (gonfiarsi), secondo la quale subito dopo il Big Bang ci fu un momento nel quale agì “una densità negativa dell'energia di pressione di espansione”. Per questo Alan Guth, artefice del modello inflazionario (1979-1981), si inventò una particella  ipotizzata in azione in quegli istanti: l'Inflatone.
Con ciò si sarebbe avuto all'inizio una singolare espansione velocissima (stiramento dello spazio), con embrioni cosmici, dovuti all'azione gravitazionale e alle onde di pressione dell'esplosione e alla ipotetica energia oscura, tanto vicini da permettere l'omogeneizzazione della temperatura. L'esperimento (1998-1999) Boomerang (Balloon observation of milimetric extagalactis radiation anisotropy and geophisics; un pallone elevato nell'Antartide per sfruttare un varco presente nella nostra galassia) approdò ad affermare che l'Universo ha attualmente una geometria euclidea (universo piatto) sulla base di una “densità critica” dell'Universo. Se l'Universo fosse composto solo da stelle si avrebbe lo spazio non euclideo, ma ciò non è.

 

  

Il pallone Boomerang, nella cui navetta era collocato un telescopio e un serie di strumenti di misurazione della radiazione cosmica di fondo, rilevò la radiazione spingendosi a misure cento volte inferiori di quelle del satellite COBE (Cosmic Background Explorer), che, messo in orbita nel 1989, registrò anisotropia con variazioni di temperatura dell'ordine del milionesimo di grado Kelvin sul dato di 2,726 gradi Kelvin.
Nel 2003 i dati del satellite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) segnalavano differenze di temperatura da punto a punto dell'ordine di alcuni milionesimi di grado Kelvin.
I dati del satellite WMAP esaminati a lungo fornirono la sorpresa che c'era una zona oscura, nella direzione della costellazione di Eridano, da cui non proveniva radiazione cosmica. Era una zona larga 900 milioni di anni luce. I radiotelescopi del VLA (Very Large Array) nel 2007 confermarono che da quella zona oscura non proveniva alcuna radiazione. L'isotropia (sempre salva una certa anisotropia con la quale il to inflate è allineato) della radiazione di fondo necessaria per pensare all'inizio dello spazio-tempo ne viene profondamente scossa. Nuove misurazioni più approfondite saranno fatte dal satellite Planck collocato su di un orbita particolare ad 1 milione e mezzo di km dalla terra, dove le attrazioni del sole e della terra agiscono in posizione di equilibrio sul satellite (punto lagrangiano L2). La posizione in direzione opposta al sole permetterà al satellite di essere nella zona d'ombra generata dalla terra e dalla luna. Le nuove misurazione probabilmente riveleranno anche per la zona oscura un minimo di radiazione, ma fin da ora bisogna necessariamente pensare che al momento della to inflate l'Universo era disomogeneo. Del resto già Margaret Geller, unitamente a John Huchra e Louis Nicolaci Da Costa, nel 1989 aveva segnalato disomogeneità nella distribuzione delle galassie, cioè la presenza di grumi di galassie. La cosa venne confermata nel 1996-98 da un team internazionale guidato da Jean Einasto e Maret Einasto.
Glen Starkman, docente di fisica e astronomia all'Università di Stanford, nella sua conferenza al convegno di Moncao (Portogallo, estate 2003), prospettava che la CMBR, piuttosto che essere vista come il resto energetico del Big Bang, era da considerare come proveniente dai corpi stellari attraverso la mediazione delle nubi di gas e polvere cosmica presenti nel cosmo giungendo infine all'integrazione col sistema della nostra galassia, e da qui la nostra registrazione strumentale di isotropia e anisotropia.

Il satellite Planck ha fornito una serie di dati che sono stati presentati il 21 marzo 2013 dall'ESA, (Agenda Spaziale Europea). Il satellite, lanciato il 14 maggio 2009 dall'ESA, ha esaminato la radiazione cosmica di fondo dell'orizzonte cosmico visibile dalla terra (noi riusciamo solo a vedere il 5% dell'Universo) captando segnali dell'ordine di un un milionesimo di grado, fornendo così una mappa dettagliata del cielo cosmico. Per questa operazione la radiazione di fondo è stata opportunamente selezionata da altre sorgenti radianti: stelle, galassie, ammassi. Il risultato è che viene confermata l'anisotropia della radiazione di fondo. Ma la variazione non è però percentualmente costante, infatti nell'emisfero destro del cielo si nota una forte asimmetria di percentuale, presentando anche un'ampia zona “fredda” (relativamente alle strumentazioni del satellite telescopio Planck), molto più ampia di altre circa 10.000 zone fredde intraviste nel cielo cosmico. Ciò non era previsto e mette in discussione ancora più profondamente il modello standard. Questa disomogeneità del cosmo non vuole affatto dire che le leggi cosmiche variano da zona a zona, ma solo che c'è un'organizzazione formale complessiva del cosmo che ci sfugge. La radiazione cosmica di fondo avrebbe trovato inizio a 380.000 anni dal Big Bang, secondo i calcoli del modello standard. In quella situazione, elettroni e protoni e fotoni (radiazione elettromagnetica) si trovavano, ci viene detto, in uno stato di zuppa bollente con una temperatura mille volte più alta dell'attuale presente nell'universo, e con una densità un miliardo di volte maggiore. In tale situazione i fotoni, pur nella loro distinzione dalle altre particelle, facevano parte integrante della zuppa impedendo agli elettroni e ai protoni di unirsi formando atomi di idrogeno. A questo punto viene ipotizzata una dilatazione immane dell'universo (inflazione) con una diminuzione di temperatura tale da lasciare che si formassero atomi di idrogeno e quindi la possibilità per la luce di essere rilasciata. Quella luce rilasciata, espandendosi ancora l'universo, si trova ora nel campo delle microonde corrispondenti a temperature di 2,7 kelvin sopra lo zero assoluto, e viene interpretata, secondo il modello standard, come residuo fossile del Big Bang. Secondo un anonimo (Avvenire del 15 marzo 2013) nella mappa fornita dal satellite Planck si vedrebbero gli inizi della nucleosintesi attraverso oscillazioni (come onde sonore nella materia) prodotte in alternanza dalla gravità e dalla repulsione delle particelle cariche elettricamente. Ma ciò non corrisponde in tutto alla realtà perché le particelle di elettroni e protoni sono complementari (carica positiva e carica negativa) e perciò si attirano formando atomi di idrogeno, respingendosi solo tra elettrone ed elettrone e protone con protone. Tutte le densità postume alla zuppa, mostrate dalla mappa fornita dal satellite Planck nascono da realtà diverse, non dalle oscillazioni tra gravità e repulsioni, per il semplice fatto che un universo che si espande, volendo rimanere fedeli al modello standard, importante per non cadere in un modello statico dell'universo, sconfigge globalmente l'attrazione gravitazionale, che vincerebbe solo a livello locale, mentre tra le particelle vince l'attrazione e la formazione di atomi. La realtà è molto più complessa e ricca di quanto si voglia pensare. Il satellite Planck non ha chiuso i quesiti, ma anzi li ha moltiplicati, come ha ammesso il direttore generale dell'ESA, Jean Jacques Dordain.

La luce polarizzata
Lo studio della radiazione di fondo ha rivelato l’esistenza di luce polarizzata, cioè che non è un pacchetto di onde in tutti i piani angolari possibili alla linea di diffusione. In particolare si è arrivati a cogliere delle polarizzazioni di tipo B, a sviluppo circolare (la luce procede con un inviluppo circolare). Tale polarizzazione può essere prodotta da onde gravitazionali, il che è stato verificato negli anni 70 da Russell Hulse e Joseph Taylor, premiati col Nobel nel 1993. I due avevano studiato la radiazione emessa da una stella binaria, senza però un’individuazione diretta delle onde gravitazionali, che sono come le increspature dell’acqua in uno stagno dove si è gettato un sasso. Un sistema di due stelle abbinate, cioè ruotanti una con l’altra genera un’alterazione nello spazio-tempo facendo nascere un’onda gravitazionale che viaggia nello spazio. Quest’onda gravitazionale (non è la forza di gravità, ma è la materia interstellare che è percorsa dall’onda gravitazionale) interagendo con la luce la polarizza secondo il tipo B e anche E. Le onde gravitazionali sono teorizzate per l’esplosione del Big Bang e l’inflazione.
Un gruppo di ricercatori con apparecchiature sistemate nell’Antartide per sfruttare un varco presente nella nostra galassia, come già i ricercatori del Boomerang, ha intercettato nella radiazione di fondo luce polarizzata di tipo B. Conseguentemente, si è detto che questa era la luce polarizzata dalle onde gravimetriche mentre gli elementi erano in relazione gravitazionale convulsa tra di loro.
La luce intrappolata nella zuppa primordiale, che era a temperatura mille volte più alta dell'attuale presente nell'universo, cominciò ad essere libera quando si attuò l’inflazione. Ma l’inflazione necessariamente portò con sé negli embrioni cosmici luce intrappolata e ciò rende ragione del fatto che la radiazione di fondo viaggia in tutte le direzioni e non solo in una. Nell’Universo piatto (stirato) due rette sarebbero sempre parallele, ma la radiazione di fondo proviene da tutte le parti. Chiaro che dire che si è intercettata la radiazione emessa dal primitivo Universo al momento dell’inflazione significa dire che non ci fu solo una massa di emissione, ma appunto una moltitudine di masse di emissione, capaci a loro volta di generare fonti di luci: galassie, stelle. Bisognerebbe pensare che a 380.000 anni di distanza dal Big Bang la luce sia partita non da una sola regione, ma da più regioni. La luce varcando distanze immense, entrò in contatto con altre masse, vicendevolmente, mentre dagli embrioni cosmici si producevano gli elementi del cosmo: galassie e stelle.

Le conclusioni circa l’esistenza dell’inflazione, a partire dalla radiazione di fondo polarizzata tipo B (esistono anche polarizzazioni circolari tipo E) rilevata da Bicep 2 (Background Imaginif of Cosmic Extragalactic Polarization), proveniente dall’impatto della luce con le onde gravitazionali agenti nel caos delle pressioni delle esplosioni, non risolve il problema dell’isotropia della radiazione di fondo, perché la polarizzazione nell’ambito dei tipi B può essere avvenuta, certo per onde gravitazionali, ma da una moltitudine di sorgenti. La polarizzazione di tipo B individuata si distinguerebbe, dalle altre polarizzazioni di tipo B, ma non dà certezza che sia quella uscita dall’inflazione a 380.000 anni dal Big Bang, anche perché, va ripetuto, l’inflazione non poteva non trascinare con la materia anche la luce in essa intrappolata, rilasciandola al momento opportuno, e perciò da più punti dell’Universo.

I dati di misurazione forniti dal Bicep 2 hanno già dei pignoli - non tanto tali dopo la sparata a vuoto sui neutrini più veloci della luce rivelatasi del tutto errata per difetti nella strumentazione di misurazione - che notano delle sbavature nelle misurazioni, e si attendono i risultati di altre indagini per la comprova o meno.
Alle domande dei giornalisti presenti fatte a John Kovac (coordinatore del team di ricercatori) durante la conferenza stampa presso l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (marzo 2014), non si sono avute delle risposte di massima certezza che la luce polarizzata rilevata sia traccia dell’universo primitivo. Resta che la polarizzazione circolare è un indice indiretto dell’esistenza delle onde gravitazionali. Il LISA (Laser interferometer space antenna project), un interferometro spaziale formato da tre satelliti, al quale partecipa l’Italia con l’Infn (Istituto nazionale di fisica nucleare) e l’Asi (Agenzia spaziale italiana) sta cercando di intercettare le debolissime onde gravitazionali. Lo stesso sta cercando di fare a terra cercando di fare i raggi laser di tre satelliti: è il progetto al quale l’Italia partecipa. Si ha pure VIRGO (osserva i fenomeni nell’ammasso della Vergine), un interferometro a due bracci di 3 km. tipo Michelson istallato a terra a Cascina vicino a Pisa. E’ collegato con l’interferomentro, tipo Michelson, americano LIGO (Laser interferometer gravitazional-Wave Observatory), situato a Livingston nella Luisiana. Un uguale interferometro tipo Michelson è collocato a Richland presso Washington. Per il momento le onde gravitazionali non sono ancora state intercettate. Si hanno solo le prove indirette dei Nobel Russell Hulse e Joseph Taylor e di Bicep 2, che va però verificato

 

Il red shift
Le varie sostanze generano o assorbono determinati colori, così ad esempio, un gas di sodio produce luce gialla se riscaldato, come si vede nei lampioni stradali. Ora, Hubble vide che i colori negli spettri di luce che registrava guardando le galassie erano spostati verso il rosso, dalla loro posizione normale. Hubble pensò che questo spostamento fosse dovuto all'effetto Doppler per il quale la luce o il suono, emessi da un corpo in movimento, subiscono uno stiramento o una compressione. Tutti hanno notato che un treno in avvicinamento veloce emette un suono acuto (compressione delle onde sonore) e poi dopo il passaggio un suono grave (stiramento delle onde sonore). Hubble pensò così al red shift.
Ma il red shift è stato considerato proveniente anche da altri fenomeni.
Si è pensato ad uno spostamento verso il rosso di tipo gravitazionale, ma ciò bisogna dire che implica masse enormi e quindi curvatura dello spazio-tempo con conseguente abbandono della geometria euclidea.
C'è poi il cosiddetto “effetto Doppler trasversale” che nasce dalla rotazione dell'oggetto celeste sul suo asse, ma questo si accompagna nella zona opposta al blue shift, cioè allo spostamento verso il blu, e non rende ragione del red shift globale di un oggetto celeste.
C'è la teoria della “luce stanca”, cioè della luce che nel percorrere gli spazi siderali attenua la sua energia spostandosi verso il rosso. La teoria della luce stanca è stata poco esaminata, ma lo meriterebbe.
C'è poi il pensiero che la luce attraversando campi magnetici fortissimi si sposti verso il rosso. Questo effetto è stato previsto teoricamente da Albert Einstein e verificato sperimentalmente da Walter Sydney Adams (1875-1956), direttore dell'osservatorio di Monte Wilson.

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Lo scompiglio portato dai quasar al red shift

 

  

Il dato valido che porta alla considerazione dell'esistenza di un fenomeno non ancora spiegato proviene da una stella quasar (quasi-stellar radio source; radiosorgente quasi stellare) posta dinanzi al nucleo della galassia NGC 7319. Tale galassia ha dense nubi che nascondono gli oggetti siderei al di là del suo nucleo. L'evento è stato fotografato il 3 ottobre 2003 dal telescopio orbitante Hubble ed è stato notato da Pasquale Galianni dell'Università di Lecce, e verificato come quasar, con il telescopio Kech I, da Halton Christian Arp e da Margaret Burbidge. Ora, le stelle quasar presentano un red shift tanto alto che vengono collocate agli estremi confini dell'Universo. Quella stella quasar, luminosissima come tutte i quasar, stando al suo red shift, avrebbe dovuto trovarsi 90 volte più in profondità.

 

  

Il red shift, dunque, non può essere indizio esclusivo della velocità di allontanamento degli oggetti astrali. Questo fatto si accompagna ad altre osservazioni dell'astronomo Halton Christian Arp, operante presso il Max-Planch Institute di Monaco. Arp è un grande esperto di distanze astronomiche e dei quasar. Egli vide che in prossimità di quasi tutte le galassie attive, quelle con  grandi emissioni lungo quasi tutto lo spettro elettromagnetico, come infrarossi, onde radio, ultravioletti, raggi x, raggi gamma, si ha un numero di quasar superiore alla media. Arp considerò poi l'esistenza di collegamenti di stelle quasar con alcune galassie che presentavano un basso red shift. Ovviamente, resta l'effetto Doppler, e quindi resta il red shift da velocità degli oggetti celesti, ma tutto diventa più complesso, cioè più ricco, e l'approccio all'Universo non può che diventare molto più cauto e umile.
Ci sarà da spiegare perché i quasar hanno un cosi elevato red shift, ma ciò non potrà più essere interpretato solo come un effetto Doppler. Una spiegazione potrebbe essere proprio quella di Albert Einstein e Walter Sydney Adams, cioè dovuta all'interazione della luce con un fortissimo campo magnetico stellare.
E' stato scoperto anche che le galassie hanno un loro campo magnetico (campo magnetico galattico) diverso dall'addizionarsi dei campi magnetici delle singole stelle, e questi campi magnetici galattici hanno il loro peso nella formazione del red shift galattico.
Ma esistono anche fenomeni impressionanti come galassie che collidono tra di loro rendendo complesso lo schema del Big Bang, che a questo punto appare solo come un semplice abbozzo della realtà.

 

La cosmologia del plasma

Fortemente alternativa alla teoria del Big Bang è la cosiddetta cosmologia del plasma proposta negli anni 60 del XX sec. da Hannes Alfven, premio Nobel per la fisica nel 1970.
Esperto nel campo della magnetodinamica, Alfven sostenne che i campi magnetici hanno avuto e hanno un ruolo fondamentale nella composizione delle strutture cosmiche. Fu lui che dimostrò che la Via Lattea aveva un campo magnetico che non era la semplice somma di quelli stellari e ipotizzò che tale campo magnetico galattico fosse dovuto ai moti del plasma interstellare. Il premio Nobel ipotizzò che anche il plasma intergalattico abbia, con i suoi moti, la capacità di generare forti campi magnetici in grado di sovrapporsi all'azione della forza di gravità. Propose anche che nel cosmo da lui congetturato, senza origine e senza limite di estensione, cioè infinito, ci fossero immani scontri tra materia e antimateria che dessero origine a moltitudini di Big Bang. Benché pensato eterno, e quindi in un quadro statico, il cosmo è attraversato dal tempo e quindi in continua evoluzione, il che equivale a dire che ha in sé il divenire e quindi il tempo.
Hannes Alfven vide la sua teoria perdere di interesse negli anni 90 ma, dopo che si sono riscontrate difficoltà nel modello Big Bang, una serie di scienziati come Eric Lerner ha ripreso in mano la teoria con toni combattivi, ed estremizzazioni facilmente riconoscibili. Infatti, la radiazione proveniente dai flussi elettrici del plasma non potrebbe essere che radiazione di sincrotone e quindi fortemente polarizzata, ma la radiazione cosmica di fondo registrata dalle strumentazioni non è affatto tale. Non si osservano poi come fatto presente e costante le grandi annichilazioni di materia e antimateria congetturate. Ci sono in orbita laboratori spaziali per intercettare segni dell'antimateria, ma non si può concludere che materia e antimateria siano in una dialettica costante. Infatti, è la materia che ha avuto il sopravvento sull'antimateria in processi cosmici postulati nel passato; oggi è praticamente scomparsa.
Indubbiamente, sono preziose le osservazioni scientifiche di Hannes Alfven, ma l'aver confuso scienza con filosofia non gli fa nessun onore. Infatti, la teoria della cosmologia del plasma dice che l'Universo è in continuo divenire, ed è costretta a dire questo dalla realtà delle cose, ma nello stesso tempo presenta come ciò sia dentro un quadro statico, che è proprio di ciò che è eterno. Tanto per fare un esempio, se in una bacinella piena d'acqua l'acqua viene agitata o da una scossa, o da una raffica di vento, o da un vibratore posto nell'acqua, o da una reazione chimica, dopo un po' l'acqua si compone in quiete e non ha in sé la capacità di tornare in moto, ma lo deve ricevere da un'azione esterna. Così un Universo senza causa prima del suo divenire, perché pensato eterno e infinito, non solo cessa ad un certo punto di avere moto in se stesso, ma neppure lo può avere dal principio, proprio perché essendo eterno non ha principio. In definitiva, la teoria della cosmologia del plasma, almeno così come viene divulgata, si presenta con i tratti dell'ideologia materialista e trasferisce nella materia la dialettica tesi-antitesi e sintesi. Ma la materia e l'antimateria non sono in opposizione dialettica: sono funzionali all'insieme dell'Universo. Negli acceleratori di particelle l'antimateria si produce per pochi attimi, ma subito viene annichilita dalla materia. L'antimateria si annichila a contatto con la materia. L'antimateria è stata rilevata (2013) nelle esplosioni/eruzioni solari con sofisticate apparecchiature di ricezione di emissioni elettromagnetiche (Heliospheric Observatory - in orbita a 1,5 milioni di km dalla Terra; lanciato nel 1995 per sudiare il sole - progetto ESA e NASA - unitamente al Radio-eliografofo - interferometro - giapponese Nobeyama, montato a terra; dotato di 84 antenne paraboliche). L'antimateria, nella teoria delle reazioni nucleari del sole, rappresenta un fuggente episodio, ma particelle di antimateria possono essere lanciate nello spazio, e di fatto una tenue fascia di positroni (elettrone a carica positiva), proveniente dal sole e da altre fonti cosmiche, è stata rilevata nelle fascie di Van Allen (Un toro di particelle - plasma - attorno alla terra da 200/1000 km fino a 40.000 km di altezza) dal rilevatore di particelle Pamela (Payload For Antimatter-Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysic), istallato su di un satellite russo, messo in orbita elittica tra i 350 e i 600 km nel 2005. La cosmologia del plasma ha posto il dito sull'inconsistenza dell'astratto punto singolare iniziale, ha evidenziato che si avrebbero leggi fisiche ignote e scardinanti tutte le conoscenze della fisica. Hannes Alfven ha per questo affermato che il plasma prodotto nei laborato
ri è in tutto omologabile a quello dello spazio interstellare, uguale a quello delle reazioni nucleari delle stelle. Ha detto che non c'è un cambio di leggi fisiche per cui esse siano mutate. Ma mentre si poneva contro "l'astratto punto singolare iniziale" Hannes Alfven è finito nell'errore filosofico di un Universo eterno e infinito.

Le cosmologie del ciclico ritorno
Un semplice esempio di queste cosmologie è quello elaborato da Neil Turok dell’univerità di Cambridge e da Paul Steinhardt dell’università di Princeton. Essi pensano che l’universo sia avvolto da una membrana (brana) contro la quale si sia lanciata un’altra branadi un altro universo determinando nella collisione il big bang. Ma altre branesono pronte per nuove collisioni e nuovi big bang. La prima osservazione è che tutte queste brane devono essere all’interno di un’unica super brana. Le varie brane urtano tra di loro causando big bang. Da qui l’idea dell’eternità, nel senso che il numero finito di brane che si collidono è protratto per un tempo infinito e così si avrebbero infinite collisioni. Ma a dire il vero da due brane se ne deve formare una sola, per esservi un big bang, e così vieppiù, per cui l’eternità non ci può essere al modo che due dadi lanciati per un tempo infinito ripetono all’infinito una determinata combinazione delle 216 possibili. Ogni bolla (brana) che esplode con un'altra fa si che diminuisca il numero delle bolle, infatti esplodendo si uniscono. Per avere un procedere ciclico eterno ci sarebbe bisogno di una forza che rimettesse in moto il sistema, rifacendo di continuo le bolle. Ma la mano esterna, che agirebbe per un tempo senza fine, infinito, non potendo stare nel finito, ma sopra il finito per potere agire all’infinito e dare risultati di combinazione all’infinito, deve essere l’eternità stessa, cioè Dio. Come si vede ci si ritrova di fronte al mito dell’eterno ritorno di Friedrich Nietzsche, con il vantaggio di demitizzalo subito.

Altro esempio che si rifà al mito dell’eterno ritorno è quello della cosmologia ciclica conforme (conforme perché darebbe inizio ad un universo conforme al precedente universo) di Roger Pernose di Oxford. Tale cosmologia prende le mosse dalla formazione di buchi neri che si pensa assorbiranno alla morte dell’universo tutta la materia, dando poi vita ad una lentissima sorta di evaporazione (Stefen Hawking 1974). Ne segue che i buchi neri scompariranno e ci sarà solo radiazione. L’universo avrà a quel punto, data la semplificazione, un bassissimo disordine come l’aveva agli inizi, e, dunque, ecco che la fine si congiunge al principio per un nuovo ciclo. Gli elementi di pura fantasia sono tanti, in particolare appare un verso salto mortale congiungere la fine con l’inizio in tal modo, è poi inaccettabile da parte dei fisici che la materia perda la sua massa. Ma ecco se l’universo giungesse alla morte prevista, non potrebbe mai, senza una mano esterna, riprendere un nuovo cammino.

Ma ci sono altri esempi di puro esercizio di fantasia che si rifanno all’esoterico serpente che si morde la coda. Ciò non ha nulla a che fare con la scienza.

  

La nucleosintesi e gli oggetti cosmici

Le visioni cosmologiche moderne non possono sostenere, se non verbalmente, che la nucleosintesi, cioè la formazione - ipotizzata nei primi attimi del big bang - dei primi nuclei di materia, abbia avuto in sé anche la capacità di dare inizio e formazione agli oggetti cosmici. Infatti, il dinamismo di espansione dell'Universo, affermato dalla teoria del Big Bang, avrebbe dovuto conoscere delle barriere di frenamento della materia per raddensarla nel pieno della velocità di espansione. Il gioco tra l'ipotetica forza oscura (l'idea risale al 1915; la denominazione al 1988; la forza oscura sarebbe la forza responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’Universo) e la forza di gravità, mettendo in campo anche le iniziali pressioni acustiche del Big Bang, blocca l'affermazione della possibilità che il processo di formazione degli oggetti cosmici sia avvenuto per autoevoluzione, poiché non si avrebbe alcun tipo di frenamento necessario. Per questo i cosmologi del Big Bang ammettono di non avere idee sulla formazione delle strutture cosmiche.

 

La realtà è molto complessa perché le stelle fanno parte di grandiose strutture quali sono le galassie, e la complessità sale se si pensa che gruppi di galassie sono in concatenazione gravitazionale attorno ad un loro centro galattico ruotando attorno ad esso, mentre ognuna ruota attorno al proprio centro gravitazionale; e infine la complessità sale ancora immensamente se si pensa che tutto l'Universo è in mirabile concatenazione gravitazionale. E impotente più che mai è la cosmologia del plasma a spiegare questo, anche perché l'ideologia materialista ne deforma il cammino scientifico.

Le onde gravitazionali
Le onde gravitazionali si possono intuitivamente comprendere pensando che un corpo sferico in rotazione non produce variazioni gravitazionali, mentre un corpo asimmetrico in rotazione le produce. Infatti, nella rotazione si ha un corto e un lungo dimensionale e quindi una variazione di distanza dai corpi oggetto dell’influsso gravitazionale. Poiché secondo la legge di Newton la forza gravitazionale è direttamente proporzionale alla massa, e inversamente proporzionale alla distanza elevata al quadrato, si ha nel tempo oscillazione del campo gravitazionale, cioè delle onde gravitazionali che secondo la teoria di Einstein (1916) viaggiano a velocità pari a quella della luce. L’11 febbraio 2016 vennero rilevate dai grandiosi sistemi rilevatori – interferometri gravitazionali - a terra Ligo (USA) e Virgo (ITALIA, Pisa) le onde gravitazionali provenienti dallo scontro di due buchi neri, che formarono prima dello scontro un sistema asimmetrico ruotante attorno al suo centro gravitazionale, e quindi con la propagazione di onde gravitazionali. Lo scontro si concluse con la formazione di un enorme buco nero.

Il 17 agosto 2017 è stato rilevato nella galassia Ngc 4993 a 130 milioni di anni luce, un immane scontro tra due stelle a neutroni. Una stella a neutroni è quanto resta di una stella supernova. La densità di una stella a neutroni è elevatissima, essendo in uno spazio di 20 km di diametro. Le due stelle ai neutroni hanno formato dapprima un sistema binario dove ognuna ruotava velocissimamente attorno al comune centro di massa, questo a 300 km di distanza l’una dall’altra. L’una attorno all’altra, in modo sempre più stretto, come un balletto vorticoso, propagando onde gravitazionali, giungendo allo scontro immane (kilonova) e alla coalescenza. Lo scontro ha lanciato nello spazio un lampo di raggi gamma, e materiale alla velocità del 20-30% di quella della luce. Esaminando lo spettro elettromagnetico del materiale irraggiato si sono viste varie specie di atomi. In particolare atomi pesanti, come il selenio, l’uranio, l’oro, il platino, il piombo, l’ittrio, il rutenio, ecc. Il processo di formazione di tali atomi pesanti è dovuto allo scambio velocissimo di neutroni tra le due masse stellari, unito al processo di decadimento beta dei neutroni (un neutrone è costituito da un quark up e da due quark dow) che dà luogo ad emissione di elettroni (anche a un antineutrino), Gli elettroni emessi sono poi anche acquistati. Ciò porta alla formazione di protoni, e di molti nuovi neutroni. Il tutto avviene in una situazione estrema di fattori per cui si formano rapidamente atomi pesanti.
Le onde gravitazionali sono state rilevate unitamente alla radiazione elettromagnetica e questo ha determinato il via all’indagine astronomica gravitazionale ed elettromagnetica.
La formazione di atomi pesanti non può portare a vedere la convalida, ad occhi chiusi, del modello standard quasi ci fosse l’indizio della ipotetica nucleosintesi primordiale, perché si tratta di cose diverse. Qua di scontro nel quale si hanno enormi energie unitamente a una ultra densità aumentata dall’impatto. Nel modello Big Bang si ipotizza una espansione dovuta all’esplosione, e quindi in diminuzione di densità.

 

La materia oscura è stata rintracciata
Il primo astronomo che ipotizzò l'esistenza di una quantità di materia maggiore di quella visibile fu Fritz Zwicky nel 1933. L'astronomo studiò il comportamento gravitazionale di due ammassi di galassie, quello della Vergine e quello del Cigno giungendo alla conclusione che per spiegare la gravitazione occorreva la presenza di una grande quantità di materia (disse 400 volte quella visibile).
Fu tuttavia negli anni 70 che si impose il dubbio che la materia dell'Universo fosse decisamente maggiore di quella che si poteva osservare se si applicavano le leggi della gravitazione di Newton. Ad esempio, le stelle della via Lattea senza una grande massa di materia che non appariva si sarebbero sparse per l'universo a causa della forza centrifuga. Si notò pure che le stelle del centro galassie orbitavano con una forte velocità, mentre nelle zone periferiche le stelle non avevano una velocità bassa come avrebbero postulato i calcoli gravitazionali, ma erano più veloci (Tutti sappiamo che i pianeti vicino al sole ruotano più velocemente di quello lontani). Anche in questo caso bisognava ipotizzare la presenza di grandi masse di materia extragalattica capace di dare ragione gravitazionale del comportamento delle stelle periferiche che avevano una velocità maggiore di quella dei calcoli.
Questa materia che i calcoli postulavano venne detta “materia oscura”, cioè non visibile. . Essa è costituita da circa il 90% della massa totale dell’Universo; ovviamente questo è un dato solo orientativo, non definitivo. Nella materia oscura vengono compresi i buchi neri, osservabili indirettamente per via gravitazionale.
L'esistenza della “materia oscura” venne tuttavia negata in particolare dall'astronomo Mordehai Milgrom  postulando che le leggi di Newton non fossero più valide in scala galattica. Tuttavia si cercò di rintracciare la “materia oscura” sfruttando il fatto che un raggio di luce subisce una deflessione gravitazionale. Il procedimento complesso venne definito di “lente gravitazionale”. In poche parole, senza alcuna pretesa di spiegare il procedimento, che si avvaleva del confronto di migliaia di foto, se un raggio di luce proveniente da una galassia subiva una flessione di traiettoria anche in assenza di massa visibile voleva dire che c'era la “materia oscura”. Gli astrofisici nel frattempo postularono che la “materia oscura” doveva essere di gas molto rarefatto ad altissima temperatura.
Tale materia era nelle condizioni di emettere dei raggi X, che dovevano essere rintracciati dalle strumentazioni. Di fatto furono rintracciati dalle strumentazioni, ma con risultato oltre le loro programmazioni, e nessuno li rintracciò nelle raccolte dei dati. A rintracciarli nelle raccolte dei dati è stata una signorina di 22 anni, Amelia Fraser-McKelvie, studentessa di ingegneria aerospaziale dell'Università Monash di Melbourne, durante uno stage presso la School of Phisics dell'Università. L'osservazione attenta delle documentazioni ha fatto si che la giovane in soli tre mesi risolvesse il rompicapo di due decenni degli astronomi e degli astrofici: la “materia oscura” esiste. Ha le caratteristiche generali preconizzate, e fuori delle galassie si presenta in giganteschi filamenti. I risultati ottenuti da Amelia Fraser-McKelvie sono stati pubblicizzati il 4 e il 6 aprile del 2011 e sono stati pubblicati nella prestigiosa rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”.
Il risultato è che viene annullata la teoria che ipotizzava la non validità delle leggi di Newton in scala cosmica. Così Amelia Fraser-McKelvie ha segnato una tappa molto importante circa la materia oscura. La materia oscura la si postula oggi composta di barioni, cioè protoni e neutroni e loro combinazioni, come gli atomi ordinari non emittenti. E’ la materia oscura barionica che comprende i gas non luminosi, i buchi neri, le stelle di neutroni, le nane bianche, le stelle molto deboli, e le nane brune, nonché gli esopianeti.

Il The Astrophisical Journal (marzo 2012) riferisce che nell'ammasso di galassie Abell 520, distante 2,4 miliardi di anni luce dalla terra, si è registrata una novità circa la materia oscura. Si pensava che la materia oscura fosse strettamente legata alle galassie, cosicché vi rimanesse connessa anche durante le collisioni tra di loro, ma non è proprio così elementare la cosa. La spiegazione degli astronomi è triplice. O si tratta di una realtà che è sorta dallo scontro complesso di tre ammassi di galassie; oppure le galassie relative ci sono, ma di intensità luminosa così debole che il telescopio orbitante Hubble non le può vedere; oppure nello scontro la materia oscura si unisce ad altra materia oscura, come due palle di neve, determinando un complesso di variazioni gravitazionali galattiche.

 

Ma cosa si può dire di fronte a tanti dati, tante osservazioni? Personalmente dico: Dio
Personalmente penso alla creazione iniziale di un universo in stato di caos, dove gli elementi erano in urto, in esplosione, in stato di plasma e di immani moti. Il cosmo in stato di caos, non va affatto inteso come privo di un ordine implicito, immanente, di un ordine pronto ad essere mirabilmente espresso.
Il Caos era pronto a ricevere da Dio un impulso onnipotente per l'attuarsi della nucleosintesi.

 

 

 

Dunque evoluzione, ma non autoevoluzione, ed è questa la sostanza del discorso che papa Ratzinger ha rivolto alla Pontificia Commissione per le Scienze (Osservatore Romano, 1 novembre 2008): “Per svilupparsi ed evolversi il mondo deve prima essere, e quindi essere passato dal nulla all'essere. Deve essere creato, in altre parole, dal primo Essere che è tale per essenza.
Affermare che il fondamento del cosmo e dei suoi sviluppi è la sapienza provvida del Creatore non è dire che la creazione ha a che fare soltanto con l'inizio della storia del mondo e della vita. Ciò implica, piuttosto, che il Creatore fonda questi sviluppi e li sostiene, li fissa e li mantiene costantemente. (...) Il mondo, lungi dall'essere stato originato dal caos, assomiglia a un libro ordinato. È un cosmo. Nonostante elementi irrazionali, caotici e distruttivi nei lunghi processi di cambiamento del cosmo, la materia in quanto tale è "leggibile". Possiede una "matematica" innata. La mente umana, quindi, può impegnarsi non solo in una "cosmografia" che studia fenomeni misurabili, ma anche in una "cosmologia" che discerne la logica interna visibile del cosmo
Non fa problema pensare ad un Universo che abbia conosciuto espansioni, fa problema pensare che tutto derivi da un'unica sorgente, perché è difficile dare ragione di galassie che si avvicinano (la galassia Andromeda si avvicina alla Via lattea e si ipotizza che tra 4 miliardi di anni potrebbero entrare in collisione e fondersi in una sola galassia) e poi si collidono diventando un'unica galassia, come il telescopio orbitante Hubble ci ha fatto vedere.

 

     

 

Un universo allo stato di caos non è affatto incompatibile con la narrazione della Genesi, dove la creazione delle cose è vista procedere per tappe e nello stesso tempo senza discontinuità perché, fin dall'inizio, la materia era stata creata atta a formare, con atto creatore di Dio, le piante, gli animali, e infine il corpo dell'uomo, dotato di un'anima spirituale.

 

La narrazione della Genesi
Indubbiamente, nella Bibbia è presente la nozione di un Universo di partenza per giungere all'attuale, come si può vedere nella narrazione della Genesi (1,1 - 2,4). Questo Universo di partenza lo si può chiamare con il nome classico di caos.
Il testo dice che Dio in principio creò, il cielo e la terra. Il tempo comincia con l'atto creatore che produce tutte le cose dal nulla, cioè non a partire da una materia eterna preesistente.
Il testo prosegue dicendo che la terra era avvolta dalle acque e che le tenebre ricoprivano l'abisso. L'abisso (tehom) indica usualmente le profondità dell'oceano, oppure le acque sotterranee in quanto sono nelle profondità. Ma il testo lascia intendere che le acque dell'abisso non esistono ancora, esiste un'unica massa indifferenziata che ricopre la terra, per cui per abisso deve intendersi la massa gassosa che ricopre le acque. Il cielo, dove saranno poste stelle e sole, è come un panno tenebroso che ricopre l'abisso; manca la luce.
La terra è presentata antecedente alla creazione della luce e alla creazione del sole e delle stelle. Il fatto è estremamente singolare, e non può considerarsi una semplice deroga all'esperienza comune della luce proveniente dagli astri dal sole e dalla luna, tanto per introdurre la serie dei giorni.
La creazione della luce è così un evento nuovo, cardine, che determina il passaggio dall'Universo di partenza all'Universo attuale. La sorgente di questa luce la si deve vedere, considerando la visione degli antichi (Cf. Gb 38,19), in serbatoi dai quali esce e rientra. Si ha così il giorno-notte, che viene sostituito dal giorno-notte determinato dalla luce delle stelle e del sole.
Il testo così configura un Universo di partenza. Retrocedendo si può pensare ad un caos primordiale, dove gli elementi sono in urto, in esplosione, così l'Universo di partenza assume la configurazione di tappa verso l'universo attuale.

 

L'uomo al vertice di tutto
L'uomo è certo in relazione con la terra perché l'abita, perché ne trae alimenti e mezzi per la sua vita, ma con la terra è pure in una relazione costituzionale perché da essa è stato tratto, come dice la narrazione della Genesi (Gn 2,7) circa il suo corpo, essendo che la sua anima viene da Dio: “Allora il Signore Dio plasmò l'uomo con polvere del suolo e soffiò nelle sue narici un alito di vita e l'uomo divenne un essere vivente”.
Non è precisamente esatto dire che Dio ha posto l'uomo sulla terra, poiché Dio l'ha tratto dalla terra. La Bibbia dice così che prima viene il corpo e poi, immediatamente, l'anima che dà vita al corpo; e così è sempre: prima la formazione dell'embrione poi, immediatamente, l'infusione dell'anima creata all'istante.
Si ha esattamente il contrario nella dottrina della reincarnazione: prima c'è l'anima e poi il corpo che la immette in un cammino di espiazione di peccati antecedenti. La dottrina della reincarnazione  è  chiaramente erronea anche se si considera il solo fatto che spezza l'unità uomo, riducendo il corpo dell'uomo a realtà esterna, accidentale.
Il testo biblico (Gn 1,1s) presenta l'uomo come il vertice dell'opera creatrice di Dio. L'uomo è al vertice delle cose create, ed è perfettamente conseguente che esse siano poste sotto i suoi piedi (Ps 8,7).

 

  

Nel secolo scorso molti si sono sentiti sconfortati nel sapere che la terra non è al centro della Via Lattea. Per essi il non essere al centro costituiva motivo per registrare un vulnus in se stessi, che traducevano in pessimismo sul valore dell'uomo, ma dimenticavano che l'uomo è al vertice delle opere di Dio, ed essere al vertice vuol dire essere al centro di un disegno di Dio, che Dio ci ha fatto conoscere con Cristo che è il vertice assoluto.
Il pensiero che su altri pianeti ci sia vita vegetale e animale, non è senza fondamento, poiché una lunga, immane, storia di forme di vita animale e vegetale già era stata sulla terra prima che l'uomo fosse creato. Non è pensiero deviante poiché è pensiero che rende gloria a Dio creatore di un Universo degno di lui.
Il disegno di Dio è disegno d'amore, e l'amore gratuito di Dio chiede che l'amore dell'uomo per lui cresca nell'esistenza terrena affinché si abbia poi l'apoteosi nell'eterno abbraccio con lui nel cielo; in quel cielo che è al di sopra di ogni cielo sidereo.
L'essere al vertice delle opere di Dio allora si esprimerà, nell'eterno abbraccio con Dio, nel fruire delle bellezze del cosmo, delle meraviglie di tante e tante vite vegetali e animali poste nei pianeti adatti alla vita. L'essere al vertice coinciderà allora con l'essere veramente al centro di tutto, poiché Dio darà a chi ha corrisposto al suo amore il possesso di tutto.
Poi il cosmo sarà sconvolto e ne emergerà ad opera di Dio l'ultima forma, quella eterna e gloriosa (Cf. Rm 8,21; 2Pt 3,10).

 

   "In Cristo furono create tutte le cose nei cieli e sulla terra, quelle visibili e quelle invisibili: Troni, Dominazioni, Principati e Potenze. Tutte le cose sono state create per mezzo di lui e in vista di lui. Egli è prima di tutte le cose e tutte in lui sussistono" (Col 1,16-17). Lui è il vertice di ogni vertice. Lui il disegno del Padre.

 

Aggiornato al 20 ottobre 2017