Da Copernico a Lambda-CDM

Titolo originale:

From Copernicus to Lambda-CDM

Contenuto del libro:

L'importanza dell'interazione gravitazionale nell'evoluzione dell'Universo nel suo complesso e delle varie strutture in esso contenute è fondamentale e sfaccettata. Nonostante i fenomeni elettromagnetici siano coinvolti anche nelle nostre attività quotidiane e il nostro ambiente sia riscaldato dall'interazione nucleare a temperature rappresentative che superano di circa 100 volte la temperatura media dell'Universo, l'Universo (per quanto riguarda la distribuzione spaziale delle sue strutture su larga scala) è modellato dall'interazione gravitazionale. Per cominciare, la natura attrattiva dell'interazione gravitazionale consente alla materia di formare nubi molecolari e alle nubi molecolari di formare protostelle, cioè oggetti tenuti insieme dalla loro stessa gravità. Alcuni di questi oggetti sono abbastanza massicci da comprimersi fino a innescare la fusione termonucleare, trasformando l'idrogeno nel loro nucleo in elio e diventando così stelle, come nel caso del Sole miliardi di anni fa. L'interazione gravitazionale comprimerà alcune stelle al punto da accendere l'elio e produrre elementi superiori, l'unico modo in cui tali elementi possono formarsi nell'universo. Gli oggetti più massicci subiranno una fase spettacolare, sperimentando uno squilibrio di pressione intollerabile quando i loro nuclei raggiungeranno alte concentrazioni di ferro. L'interazione gravitazionale costringerà il nucleo di queste stelle a collassare.

Il collasso innescherà un effetto di rimbalzo, facendo esplodere gli strati esterni della stella e riversando nello spazio gli elementi della vita. La Terra stessa e tutto ciò che si trova sulla sua superficie, siano essi esseri animati o inanimati, sono prodotti di un incredibile processo di riciclaggio, resti di esplosioni di supernove.

L'interazione gravitazionale tiene insieme gli oggetti del sistema solare. Mantiene la Terra a una distanza ragionevole dal Sole e in un'orbita quasi circolare, limitando così le variazioni di temperatura sulla sua superficie a livelli accettabili. Mantiene la luna in un'orbita stabile intorno alla Terra, stabilizzando la rotazione terrestre sul suo asse e impedendo le oscillazioni, consentendo così condizioni favorevoli alla vita.

Questo libro tratta dell'evoluzione delle idee che coinvolgono l'interazione gravitazionale, dal problema del moto planetario e dalla legge dell'inverso del quadrato di Newton all'introduzione della Teoria della Relatività Generale di Einstein, fino agli ultimi risultati ottenuti dalle missioni che indagano l'anisotropia della radiazione cosmica di fondo a microonde e alle implicazioni di questi risultati per il futuro dell'universo. La letteratura esistente su questi argomenti è troppo matematica o non fornisce i dettagli matematici. Questo libro si colloca a metà strada e mira a fornire entrambi gli aspetti.

La novità di questo libro è il percorso temporale che si snoda nell'arco di circa cinque secoli (da Copernico agli ultimi risultati delle missioni COBE, WMAP e Planck), nelle dimensioni degli oggetti gravitanti (dal livello di una tipica stella a quello dell'intero universo) e nell'entità degli effetti gravitazionali (dall'approssimazione newtoniana standard del campo debole alla Teoria generale della relatività di Einstein).