UNIVERSO STATICO E UNIVERSO IN ESPANSIONE

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1 L UNIVERSO

2 INDICE ARGOMENTI: BIG BANG UNIVERSO STATICO E IN ESPANSIONE TEORIA DELLO STATO STAZIONARIO TEORIA DELLA MATERIA OSCURA LE STELLE E LA LORO EVOLUZIONE STELLE DOPPIE BUCHI NERI UNIVERSI PARALLELI (approfondimento opera di S. Hawking) SIR ISAAC NEWTON: THE UNIVERSAL LAW OF GRAVITATION

3 BIG BANG Inizio dei tempi: quark; Frazione infinitesima di secondo: gruppi di 3 di quark a dare protoni e neutroni; 3min: protoni + neutroni a dare nuclei degli elementi leggeri (H,He); anni: nuclei + elettroni a dare gli atomi; anni: stelle e galassie.

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5 UNIVERSO STATICO E UNIVERSO IN ESPANSIONE Universo statico: i corpi si allontanano tra di loro, fino a quando la loro forza attrattiva dovuta alla densità totale dell universo li farà riavvicinare, provocando un big crunch (densità tot. > 5 x 10 ³º g/cm³). Universo in espansione: la mutua attrazione gravitazionale tra le galassie determina un leggero rallentamento della velocità di recessione, man non tale da arrestare il moto di espansione dell Universo che continuerebbe all infinito.

6 TEORIA DELLO STATO STAZIONARIO (1948, Bondi, Gold, Hoyle) In un dato istante l Universo è mediamente identico in qualunque luogo. L Universo risulta sempre identico a se stesso in qualunque momento. La diminuzione di densità provocata dall espansione viene bilanciata da una continua produzione di nuova materia (in contrasto con la scoperta della radiazione cosmica di fondo).

7 TEORIA SULLA MATERIA OSCURA Se si stima la massa dell Universo, semplicemente moltiplicando la massa di una galassia media per il numero delle galassie visibili si trova un valore che è circa il 5-10% del valore critico. Se si stima la massa dell Universo determinando quella di un ammasso di galassie moltiplicato per il numero di ammassi, si trova un valore molto vicino a quello critico. CONCLUSIONE: esistenza materia oscura.

8 LE STELLE E LA LORO EVOLUZIONE Protostella. Nascita della stella con relative fusioni. A seconda della massa e della densità le stelle possono diventare: buco nero, nane bianche o stella di neutroni (pulsar) raggio relativamente piccolo, alta temperatura piccolo raggio (circa 15 km), grande forza gravitazionale, emissione di onde radio

9 DIAGRAMMA H-R Mette a confronto la luminosità e la temperatura delle stelle. E composta da una sequenza principale (banda obliqua) sulla quale sono disposte le stelle, che sono in equilibrio tra temperatura e luminosità.

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11 STELLE DOPPIE Quando le stelle fanno parte di sistemi binari vengono chiamate stelle doppie, in cui una delle due stelle eclissa l altra: i sistemi binari possono essere formati anche da una stella e un buco nero diversa luminosità nel tempo (CYGNUS X-1)

12 BUCHI NERI PROPRIETA : forza gravitazionale tale da trattenere anche la luce. Orizzonte degli eventi: la superficie superiore del buco nero, dove vengono trattenuti anche i raggi di luce. Ergosfera: la materia viene sollecitata a ruotare con il buco nero. FORMAZIONE: si ha quando la stella, collassando, possiede massa elevata e raggio piccolissimo (Sole: raggio 3 km).

13 UNIVERSI PARALLELI Collegamento tra un buco nero e un buco bianco attraverso i wormholes. Tutto ciò che entra dal buco nero passa per la singolarità, (densità infinita), e viene espulsa dal buco bianco sotto forma di antimateria.

14 BUCHI NERI E UNIVERSI NEONATI di S. Hawking L Entropia di un buco nero aumenta man mano che acquisisce materiale cosmico dall esterno. Teorizza che ogni buco nero può emettere energia per il principio di indeterminazione della meccanica quantistica; in seguito a questa emissione il buco nero evapora.

15 SIR ISAAC NEWTON: THE UNVERSAL LAW OF GRAVITATION

16 What really happened with the apple? One day when he was under an apple tree, an apple fall on his head and so he began to think about the Universal Law of Gravitation.

17 Sir Isaac s most excellent idea: The orbit of the Moon about the Earth could be a consequence of the gravitational force. This can be illustrated with the thought experiment shown in the following figure.

18 Newton came to the conclusion that any two objects in the Universe exert gravitational attraction on each other, with the force having a universal form.