Immagini dell’universo primordiale: i segreti della Genesi nella radiazione cosmica di fondo

1. Immagini dell’universo primordiale: i segreti della Genesi nella radiazione cosmica di fondo Stefano Covino & Paolo D’Avanzo INAF – Osservatorio Astronomico di Brera

2. Quanto è grande l’Universo?

3. La Via Lattea • Il sistema solare è situato nella periferia di una normale galassia spirale, la Via Lattea • Essa contiene circa 100 miliardi di stelle • Diametro: 100000 anni luce

4. Il gruppo “locale”

5. Oltre… miliardi di galassie

6. 2008: l’Universo come lo conosciamo

7. Come siamo arrivati fin qui?

8. 1915 Teoria della relatività generale Universo stazionario e immutabile

9. 1929: la legge di Hubble v = H0xd Universo in espansione Edwin Hubble

10. Universo in espansione

12. Io sono Gamov Io sono Dicke Dicke e Gamov, entrambi fisici, calcolarono indipendentemente nel 1946 e nel 1948, che se l’Universo si stava raffeddando, avremmo dovuto vedere una radiazione di microonde in tutto il cielo ad una temperatura di circa 3 K…

13. Cresce la lunghezza d’onda Si abbassa la temperatura

14. Max Planck, un altro fisico, gia’ nel 1900 aveva ipotizzato quale ‘forma’ avrebbe dovuto avere una simile radiazione

15. antenna Penzias Wilson Ma, nel 1964, la radiazione predetta da Gamow venne Finalmente rilevata, con questa antenna … … da Penzias e Wilson, due fisici dei laboratori Bell, che per questo ottennero il premio Nobel nel 1978

17. Ma cosa hanno visto esattamente?

18. Ma cosa hanno visto esattamente?

19. 1989: il satellite COBE (Cosmic Background explorer)

20. Ottimo accordo tra teoria e osservazioni!

21. Da una temperatura iniziale di circa 3000 K siamo arrivati (oggi) a circa 3 K. Questo raffreddamento ci dice quanto a lungo la luce ha viaggiato, 13,7 miliardi di anni: l’età dell’Universo…

22. Nel 1992, il satellite COBE ha preso la prima immagine della radiazione cosmica di fondo:

23. John C. Mather & George F. Smoot Ideatori e responsabili del progetto COBE: Nobel per la Fisica 2006

24. 2001: il satellite WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe)

26. L’esperimento WMAP ha mostrato che le piccole fluttuazioni in temperatura della radiazione cosmica di fondo a microonde hanno le caratteristiche aspettate nel caso di un Universo con densità energetica uguale a quella critica.

27. L’universo è piatto: Ω = 1 • (Ω è il rapporto fra la densità dell'Universo e la densità critica) • La densità totale dell’Universo è uguale alla densità critica • (Il valore critico distingue un universo chiuso da un universo aperto). • L’Universo è in espansione. Ω> 1 Ω= 1 Ω< 1 Espansione seguita da collasso finale Espansione perpetua con velocità finale nulla Espansione perpetua

28. La quantità di materia totale richiesta per tenere legate le stelle nelle galassie e le galassie in grandi superammassi, è stimata essere il 27% di quella necessaria per ottenere un Universo a geometria piatta. Ω= 1

29. La componente visibile pesa solo per ≈ 4% dell’energia totale dell’Universo. Le altre componenti sono oscure. ≈ 23% è materia oscura. ≈ 73% è qualche tipo di energia chiamata energia oscura. La composizione dell’Universo

30. Lo studio delle curve di rotazione delle galassie fa supporre che la materia oscura sia distribuita nello spazio in maniera differente rispetto alle stelle ed al gas, formando vaste strutture intorno alle galassie chiamate Aloni Oscuri.

31. Il futuro

32. 2008: il satellite Planck • Missione di osservazione del fondo cosmico di terza generazione, ESA con partecipazione NASA • 400 scienziati in Europa e Stati Uniti • Lancio previsto, seconda metá del 2008 • Due centri di analisi dati: Parigi + Cambridge (IaP + IoA), Trieste (OAT + SISSA)

33. Oxford Helsinki Brighton La collaborazione Planck Copenhagen Cambridge Minneapolis Munich Paris Trieste Toulouse Davies Heidelberg Milan Padua Santander Berkeley Bologna Oviedo Pasadena Rome

34. Centri di analisi dati di Planck Cambridge Paris Trieste

35. Dove orbiterà? Lynn Cominsky - Cosmology A350 Punto L2: 1.5 milioni di km dalla Terra

36. Le promesse di Planck: • L’immagine ``definitiva” della radiazione di fondo in intensitá totale: una mappa senza precedenti del Big Bang fossile • La copertura in frequenza, 9 canali da 30 ad 857 GHz, permetterá di riscrivere le nostre conoscenze sulla parte luminosa della materia cosmica, • decine di migliaia di nuove galassie, • migliaia di nuovi ammassi di galassie, • mappe del gas diffuso nella Via Lattea

37. Con la risoluzione attuale possiamo quindi vedere l’universo così com’era circa 380000 anni dopo il “Big Bang”