Approfondimento del 15 aprile 1998
L'origine dell'universo
 Come è fatto l'universo, in che modo si è formato e qual è il suo
destino? Sono domande a cui l'uomo cerca di rispondere da sempre.
Oggi, il telescopio spaziale Hubble ci permette di fotografare oggetti lontanissimi e
di tracciare una mappa del cosmo. Poi, con l'aiuto dei potenti supercomputer, questi dati
vengono utilizzati per mettere alla prova le diverse teorie sull'origine dell'universo.
Le immagini raccolte dai più potenti telescopi mostrano che le stelle sono aggregate a
formare galassie. A loro volta, le galassie sono aggregate in ammassi e gli ammassi si
dispongono in lunghe catene: i superammassi.
 Quindi l'universo
ha l'aspetto di una rete di superammassi luminosi, alternati a enormi regioni vuote: delle
vere e proprie bolle di vuoto tra una maglia e l'altra del reticolo. Ma come si è formata
una struttura simile?
Secondo la teoria del Big Bang, proposta alla fine degli anni '40 da George Gamow e
Ralph Alpher, l'universo ha avuto origine circa quindici miliardi di anni fa dalla
violenta esplosione di un punto infinitamente caldo e denso.
Questa teoria fornisce una spiegazione convincente del fatto che le galassie si
allontanano continuamente tra loro, cioè del fenomeno dell'espansione dell'universo.
La teoria del Big Bang, però, presenta anche qualche problema: per esempio non spiega
l'origine delle galassie, degli ammassi e dei superammassi. Infatti, subito dopo
l'esplosione iniziale, l'universo doveva essere uniforme. Che cosa può aver spinto la
materia a raggrumarsi in una struttura a rete?
 I cosmologi hanno
proposto due teorie rivali per risolvere il problema. Ed è proprio per tentare diciamo
così di scegliere tra queste teorie rivali ora gli scienziati possono contare sull'aiuto
dei super-calcolatori.
Secondo la teoria dei "difetti cosmici", dopo il Big Bang all'universo è
successa una cosa simile a quando mettiamo dell'acqua in congelatore. Qua e là si formano
dei piccoli cristalli di ghiaccio, che crescono fino a toccarsi quando tutta l'acqua è
congelata.
Il blocco di ghiaccio alla fine non è uniforme, ma ha delle venature e delle
irregolarità nei punti in cui i cristalli si sono saldati. Allo stesso modo,
nell'universo si sono formate delle venature che hanno attratto la materia.
La teoria rivale è la cosiddetta "teoria inflazionaria". Quando l'universo
era di dimensioni microscopiche, la sua energia fluttuava secondo le leggi della meccanica
quantistica.
Secondo la teoria inflazionaria, la sua crescita è stata tanto rapida che le
fluttuazioni dell'energia presenti a livello microscopico sono state proiettate su scala
macroscopica e sono diventate fluttuazioni gravitazionali, che hanno provocato
l'addensamento della materia.
 Ora, quello che i
cosmologi stanno cercando di fare è simulare al computer l'evoluzione dell'universo
secondo ciascuna di queste due teorie.
Poi, confronteranno i risultati delle simulazioni con le immagini reali prese da
satelliti come Hubble, per stabilire chi ha ragione.
Da alcuni anni, esperti di tutto il mondo elaborano sofisticati programmi di
simulazione e li provano sui calcolatori dei centri di ricerca. A febbraio, i ricercatori
di un consorzio internazionale, il Virgo Consortium, hanno portato a termine la prima
simulazione su larga scala.
 Hanno usato un
CRAY T3E, un supercomputer parallelo messo a disposizione dal Garching Computing Centre
della Max Plank Society, in Germania. Hanno ricostruito in dettaglio l'evoluzione di una
struttura a rete formata da ammassi, filamenti e regioni vuote, grande quanto l'intero
universo osservabile.
Insomma, hanno inserito nei circuiti del calcolatore un universo virtuale. Il calcolo
ha impiegato tutte le risorse di memoria del T3E, che è uno dei 10 computer più potenti
del mondo.
Le operazioni sono durate 72 ore, ma c'è voluto più di un anno per preparare la
macchina. Il calcolatore ha prodotto un Terabyte di dati, cioè mille miliardi di byte di
informazioni, tante da riempire ben 800 CD rom.
Al progetto hanno lavorato ricercatori di tutti i paesi, in prima fila gli europei.
Esperti inglesi e canadesi hanno elaborato i programmi, i tedeschi hanno messo a
disposizione il computer e hanno controllato l'esecuzione del calcolo e ora cosmologi
inglesi e francesi stanno studiando i dati prodotti dalla macchina.
Il fatto che la simulazione sia stata effettuata con successo, non vuol dire che il
lavoro è concluso. Anzi, ora viene la parte più difficile: l'interpretazione del
risultato.
 Nelle
immagini prodotte dal computer è apparso un disegno simile al motivo che formano i
riflessi di luce sul fondo di una piscina illuminata dal sole. Ma i filamenti luminosi
rappresentano ammassi di galassie più grandi di quelli mai osservati.
Per ora la simulazione ha messo alla prova la teoria inflazionaria. Ora, le immagini
generate dal calcolatore dovranno essere paragonate alle mappe del cosmo tracciate da
Hubble e da altri strumenti, per stabilire se la teoria è valida. |
