L'universo è l'insieme di tutto ciò che esiste: materia, energia, spazio e tempo. Studiarlo significa capire da dove veniamo, come è organizzato e come continua a trasformarsi nel tempo.
L'universo è oggetto di studio dell'astronomia, una scienza antichissima che oggi si avvale di telescopi ottici, radiotelescopi e sonde spaziali per osservare corpi celesti lontanissimi. Le distanze in gioco sono talmente grandi che i chilometri non bastano più: si usa l'anno luce, cioè la distanza percorsa dalla luce in un anno, pari a circa 9.460 miliardi di chilometri. Quando guardiamo il cielo notturno, in realtà osserviamo il passato, perché la luce delle stelle ha impiegato anni, secoli o millenni per raggiungerci. Capire l'universo significa quindi imparare a leggere segnali luminosi che provengono da epoche molto remote.
La struttura dell'universo: dalle stelle alle galassie
L'unità fondamentale dell'universo visibile è la stella, una enorme sfera di gas, soprattutto idrogeno ed elio, in cui avvengono reazioni di fusione nucleare che producono luce e calore. Le stelle non sono sparse a caso, ma si raggruppano in immensi sistemi chiamati galassie, tenuti insieme dalla forza di gravità e contenenti anche gas, polveri e pianeti. La nostra galassia si chiama Via Lattea, ha una forma a spirale e ospita centinaia di miliardi di stelle, fra cui il Sole, che si trova in una zona periferica del disco galattico. Le galassie a loro volta si organizzano in gruppi e ammassi, e questi formano superammassi separati da enormi vuoti cosmici, dando all'universo l'aspetto di una gigantesca ragnatela. Attorno a molte stelle ruotano pianeti, satelliti, asteroidi e comete, che insieme costituiscono i sistemi planetari, di cui il nostro Sistema Solare è solo un esempio. Le stelle nascono dentro nubi di gas chiamate nebulose, vivono per miliardi di anni e poi muoiono in modi diversi a seconda della loro massa, talvolta esplodendo in spettacolari supernove.
L'origine e l'evoluzione: il Big Bang e l'universo in espansione
La teoria scientifica più accreditata sull'origine del cosmo è quella del Big Bang, secondo la quale circa 13,8 miliardi di anni fa tutta la materia e l'energia erano concentrate in uno stato estremamente denso e caldo. Da quel momento iniziò una rapidissima espansione che continua ancora oggi e che ha permesso il raffreddamento progressivo dell'universo e la formazione di particelle, atomi, stelle e galassie. Una prova fondamentale di questa teoria è la radiazione cosmica di fondo, una debolissima energia che riempie tutto lo spazio e rappresenta l'eco del calore iniziale, scoperta nel 1964 da Penzias e Wilson. Un'altra prova è lo spostamento verso il rosso della luce delle galassie lontane, osservato da Edwin Hubble, che dimostra come esse si allontanino da noi: più sono distanti, più velocemente si allontanano. Per immaginare questa espansione possiamo pensare a un palloncino su cui sono disegnati alcuni puntini: gonfiandolo, ogni puntino si allontana da tutti gli altri, esattamente come fanno le galassie nello spazio. Oggi gli scienziati ritengono che gran parte dell'universo sia composta da materia oscura ed energia oscura, ancora poco comprese, che influenzano la sua evoluzione futura.
Ricorda
- L'universo contiene tutto ciò che esiste e le sue distanze si misurano in anni luce, perché i chilometri sarebbero numeri troppo grandi da gestire.
- Le stelle si raggruppano in galassie come la Via Lattea, e le galassie si organizzano in ammassi e superammassi separati da enormi vuoti.
- Secondo la teoria del Big Bang l'universo è nato 13,8 miliardi di anni fa ed è tuttora in espansione, come provato dalla radiazione di fondo e dallo spostamento verso il rosso.
Esercizio attivo sul quaderno: disegna uno schema gerarchico che parta in basso da un pianeta e salga fino al superammasso galattico, inserendo nell'ordine corretto stella, sistema planetario, galassia, ammasso di galassie. Accanto a ogni livello scrivi una breve definizione con parole tue (massimo due righe) e indica un esempio reale che conosci, come il Sole, la Terra o la Via Lattea.