A PRESTO LE FOTO DEI PRIMI ISTANTI

Domenica (10/12/06, nda) riceveranno il Nobel i due studiosi che hanno “fotografato” i primi istanti dell’universo. L’immagine conferma le teorie sull’origine di tutto e la previsione di uno scontro della Via Lattea con Andromeda

PIERO BIANUCCI da La Stampa.

Hanno scattato la prima immagine dell’universo neonato e il 10 dicembre a Stoccolma riceveranno il premio Nobel per questa impresa. Sono George Smoot, University of California, e John Mather del Goddard Space Center, un istituto di ricerca della Nasa. Ma la loro non è esattamente una foto. È la mappa della radiazione cosmica di fondo: ciò che rimane di quel lampo di energia chiamato Big Bang.

Quattordici miliardi di anni fa, nell'istante zero, un termometro avrebbe segnato un milione di miliardi di miliardi di miliardi di gradi. Tre minuti dopo si formarono le prime particelle di materia. L'universo però era opaco perché i fotoni, le particelle di luce, non potevano farsi strada in quella densissima zuppa di elettroni, protoni e neutroni: per gli scienziati il Big Bang non fu un biblico «fiat lux». Ma già 380 mila anni dopo la temperatura dell'universo era scesa a 3000 gradi. E di colpo la scena si illuminò, perché i fotoni riuscirono a separarsi dalla zuppa di particelle, ancora calda ma non più bollente. Il «fiat lux» dei cosmologi, dunque, è un po' in ritardo sulla creazione. La fotografia che ha dato il Nobel 2006 per la fisica a Smoot e a Mather coglie quel magico istante.

La luce primordiale però oggi si è degradata in microonde simili a quelle dei forni che usiamo in cucina come scaldavivande. Onde radio con una lunghezza di qualche centimetro, corrispondenti all'emissione di un corpo alla temperatura di 2,7 Kelvin, cioè circa 270°C sotto zero: la temperatura attuale del cosmo nel suo insieme. Per scattare la foto dell'universo bambino nelle microonde, Smoot e Mather hanno usato un satellite di nome Cobe, da Cosmic Background Explorer. L'immagine mostra qua e là lievi differenze di temperatura: il cosmo ricorda una pelle di leopardo, e tra le macchie e lo sfondo la temperatura differisce di appena qualche centomillesimo di grado.

Come al solito, il diavolo (o il bello) sta nei dettagli: quelle minime variazioni confermano la teoria del Big Bang nella moderna versione che prevede un periodo iniziale di rapidissima crescita detto «inflazione». Le differenze di temperatura corrispondono a diverse concentrazioni di materia primordiale che possiamo considerare come i «semi» che avrebbero dato origine ai cento miliardi di galassie che oggi popolano l’universo. La Via Lattea, dove noi ci troviamo, è una di queste.

Tutto chiaro? No. Proprio qui incominciano i problemi. Si sono formate prima le galassie o prima le stelle? E come si evolvono le galassie? Noi vediamo galassie a forma di spirale, simili a girandole, galassie ellittiche e galassie irregolari. Come erano quelle originarie?

Bene: stanno arrivando alcune risposte. Non sappiamo ancora con certezza se le galassie - ancora allo stato di nubi di gas primordiale, i «semi» della foto scattata dai neo-laureati Nobel - precedano le stelle o se le stelle si siano poi organizzate in galassie. Le ricerche più recenti però ci dicono tre cose: 1) le galassie si evolvono tramite collisioni, le spirali scontrandosi tra di loro di solito formano galassie ellittiche; 2) giganteschi buchi neri nelle galassie primitive hanno rallentato la nascita delle stelle, agendo da contraccettivo cosmico; 3) viceversa le collisioni tra galassie favoriscono la nascita di nuove stelle, come in una specie di fecondazione assistita.

Queste notizie (in parte conferma di fatti già noti o almeno sospettati) derivano da osservazioni o da studi teorici a loro volta molto curiosi, e uno di questi ci riguarda direttamente. La galassia a spirale più vicina alla nostra è M31, più nota come Nebulosa di Andromeda, anche se non è una nebulosa ma una girandola di 500 miliardi di stelle. Da tempo gli astronomi sanno che M31 e la nostra Via Lattea si corrono incontro alla velocità di 120 chilometri al secondo. In pratica, formano un sistema di galassie doppio, in orbita attorno al comune baricentro. Tra loro c'è un terzo incomodo: materia oscura, invisibile ma con una massa pari a un decimo delle due galassie messe insieme. Il tutto ha una massa pari a 3000 miliardi di stelle come il Sole.

Ora, una simulazione al computer fatta da John Dubinski dell'Università di Toronto dice che Via Lattea e galassia di Andromeda si scontreranno tra 6 miliardi di anni e che dalla loro profonda compenetrazione emergerà una galassia con due «antenne» di stelle. Se ci sarà qualcuno a osservare la grandiosa catastrofe, per alcune centinaia di milioni di anni godrà di un cielo con due Vie Lattee, e vedrà nascere miliardi di stelle. Avverranno, invece, pochissime collisioni tra le stelle preesistenti: le distanze interstellari sono così grandi che le galassie passano l'una attraverso l'altra come fantasmi. La simulazione ha impegnato un supercomputer e ha usato un modello con 300 milioni di stelle, molto semplice rispetto ai mille miliardi di stelle reali.

Ultima novità. Su Astrophysical Journal Pieter van Dokkum, Yale University, riferisce un suo studio su galassie che risalgono a 11 miliardi di anni fa. In esse il tasso di nascita stellare risulta molto più basso del previsto. Perché queste galassie primordiali sembrano quasi sterili? La spiegazione sta nei giganteschi buchi neri che contengono: con i loro intensi getti di gas avrebbero impedito il condensarsi delle nebulose e quindi la nascita delle stelle. Buchi neri come pillole anticoncezionali.