Il racconto, semplificato, della nascita dell’universo

Quando è nato l’universo…
Secondo le teorie più accreditate, l’universo è nato a causa di una fluttuazione di energia quantistica che ha turbato l’equilibrio della singolarità che è poi diventata l’universo stesso. Le energie liberate dalla nascita dell’universo erano in quel periodo altissime, tutto l’universo in espansione era caldo a livelli di temperatura incredibili.
Mentre l’universo si espandeva enormemente e molto velocemente, durante  quella che viene definita convenzionalmente “inflazione cosmica” l’energia che costituiva in quel momento l’universo ha cominciato a raffreddarsi e a condensarsi in plasma, una specie di brodo primordiale che conteneva, potenzialmente” tutto ciò che noi oggi vediamo. A quel punto sono apparse le prime particelle subatomiche e tutto questo è successo nei primissimi istanti di vita dell’universo neonato.
Nel primo secondo si sono susseguiti una quantità di eventi che poi hanno definito l’universo che conosciamo. Tutte le particelle che si sono formate avevano un’antiparticella, la loro controparte di antimateria ma quasi tutta l’antimateria esistente si è annichilita scontrandosi con la materia, lasciando solo la materia che conosciamo oggi che evidentemente, era leggermente di più dell’antimateria. Gli scienziati stanno ancora cercando di capire come mai ci fu questa asimmetria.
La materia in quel periodo era solo un brodo di particelle senza massa ma a quel punto è entrata in gioco una particella, il bosone di Higgs, quello che qualcuno ha definito come “la particella di Dio“, una particella elementare, massiva e scalare associata al campo di Higgs, che svolge un ruolo fondamentale nel Modello standard conferendo la massa alle particelle elementari. Inoltre il bosone di Higgs garantisce la consistenza della teoria, che senza di esso porterebbe a un calcolo di probabilità maggiore di uno per alcuni processi fisici.
Da lì, col passare dei secondi e precisamente, dopo appena un secondo, il bosone di higgs ha potuto dare massa alle particelle, masse diverse ed ha provocato la comparsa di leptoni quark, altri bosoni ecc., particelle quantistiche.
Queste particelle man mano che la temperatura calava, provocarono la nascita di protoni, neutroni ed elettroni e nacque il primo atomo, il più semplice l’atomo di Idrogeno, seguito poi dall’Elio. Pian piano questi primi atomi cominciarono ad aggregarsi in conglomerati sempre più grande e quando questi conglomerati di atomi leggeri raggiunsero la massa critica e si accesero.
Per vedere la prima luce, però, si dovette attendere ancora del tempo, quello necessario perché la densità del plasma caldo che permeava l’universo si diradasse abbastanza perché la luce potesse passare. Circa 380 mila dopo la sua nascita, l’universo si illuminò.
A questo punto le prime stelle cominciarono a morire, con esplosioni di supernova che produssero elementi sempre più pesanti mentre le stelle più grandi collassavo nei buchi neri primordiali. L’universo cominciava ad assumere i connotati che conosciamo, con le prime galassie, contenenti aree di formazione stellare, stelle, pianeti, lune eccetera.
La fine della vita delle stelle generò elementi sempre più pesanti, da una prima generazione di stelle composte quasi esclusivamente da idrogeno e un po’ di elio, si formò una seconda generazione di stelle composte anche da elementi più pesanti, che finirono per essere sparati in tutto l’universo nel momento della loro morte per formare altri elementi ancora più pesanti.
Questi elementi noi li classifichiamo attraverso la tavola periodica degli elementi.
La tavola periodica degli elementi segue praticamente il processo di evoluzione dell’universo e delle stelle: la si legge partendo orizzontalmente da sinistra dove si trova il primo atomo, cioè quello di idrogeno, seguito, verso destra, dall’elio e tutti gli altri. L’idrogeno è in effetti il primo perché è anche il primo nato.
La materia di gas e polveri era ed è ancora formata principalmente da idrogeno, così come le stelle di cui costituisce il carburante principale. Le stelle nascono perché questi ammassi di polveri e gas composti da idrogeno cominciano ad addensarsi a causa della gravità, che è la scultrice dell’universo. Per mezzo della fusione nucleare che avviene tra due atomi di idrogeno la stella inizia a riscaldarsi e ad irradiare calore. La luce che emettono le stelle nasce subito dopo la fusione, poiché fondendo due atomi di idrogeno si ottiene un atomo di elio…che sarebbe poi quello che ci dà Luce.
La stella continua durante la sua evoluzione a fondere idrogeno e a produrre elio, quindi calore e luce. Ma quando la stella non ha più idrogeno da consumare comincia a fondere l’elio che forma poi, man mano, gli atomi che lo seguono nella tavola periodica, cioè carbonio, litio, azoto, e così via.
La prima parte di questa di fusione comprende atomi cosiddetti leggeri. Man mano che la stella comincia a soffrire poiché l’elemento principale, l’idrogeno, scarseggia, si genera una catena di fusione che genera altri atomi di massa e natura diversa, fino ad arrivare al ferro. Questo è l’ultimo stadio perché il ferro non può comportare più fusione poiché è il primo atomo cosiddetto pesante della tabella.
In parole povere cosa fa la stella?
Comincia ad espandersi e a gonfiarsi, questo perché mentre la stella da giovane aveva tutto il carburante che le serviva, l’effetto espansivo del calore prodotto compensava l’attrazione gravitazionale del nucleo, tenendo la stella in equilibrio. Quando, però, il carburante comincia ad esaurirsi, l’equilibrio viene  mancare e la stella collassa su se stessa, facendo esplodere la parte esterna e rimane solo il nucleo centrale molto massiccio e pesante.
In alcuni tipi di stelle, però,  il processo può cambiare. Per esempio il Sole, essendo una stella di media grandezza, è destinato ad espandersi nella fase finale della sua vita ma, alla fine, il Sole diventerà una nana bianca. Altri tipi di stelle, come per esempio le supergiganti oppure quelle Wolf Rayet o le giganti Blue muoiono in modo più violento e spettacolare: esplodono in supernove.
Queste stelle hanno masse enormi, anche milioni di volte maggiore di quella del Sole, ma la loro vita è più breve, poiché più sono massicce e consumano più in fretta il loro idrogeno ed Elio. Esse vivono da circa 10.000 fino a qualche milione di anni, mentre il sole avrà una vita di 10/15 miliardi di anni.
Le supernove esplodono ed irradiano nello spazio i restanti atomi della famosa tabella periodica ma sono i cosiddetti atomi pesanti: oro, platino, titanio e così via.
Questi metalli sono destinati poi a comporre pianeti e quindi la vita, poiché il calcio delle tue ossa..il sodio del tuo sangue, l’oro che porti addosso eccetera eccetera, provengono da esplosioni e polveri stellari, ecco perché si dice che siamo figli delle stelle, fino a comporre pianeti, terra, animali e la vita.
Le supernove, oltre ad esplodere, sono destinate ad addensarsi ancora di più e a collassare il nucleo; la parte esterna esplode e si espande, mentre il nucleo continua a collassare. In questa fase di collasso e sempre per via della misura massiccia del nucleo pesantissimo, in presenza di una massa sufficiente, il nucleo collassa sempre più su se stesso fino a confluire completamente in una singolarità contenente tutta la sua massa, singolarità che costituisce il seme che genera un buco nero. In alternativa, se la massa non è sufficiente, queste stelle massicce si trasformano in stelle di neutroni, delle stelle straordinariamente piccole ed enormemente massicce.
Un cucchiaino di materia di una stella di neutroni pesa milioni di tonnellate.
I buchi neri li conosciamo tutti: squarciano il tessuto spazio temporale, creando una singolarità in cui le leggi della fisica, comprese quelle scoperte da Einstein, non funzionano più. Di certo, la gravità di questi corpi è talmente intensa che nemmeno la luce riesce a sfuggire da un buco nero. Su ciò che accade dentro un buco nero possiamo fare essenzialmente ipotesi e teorizzare modelli e possiamo vederli solo perché l’orizzonte degli eventi, la distanza dalla singolarità oltre la quale niente riesce a sfuggire, è circondato da un infuocato anello di accrescimento fatto di polvere e gas, di cui una parte viene espulso verso l’esterno attraverso dei getti infuocati generati ai poli dell’anello di accrescimento grazie a potentissimi campi magnetici.
Ma di tutto questo avremo occasione di riparlare.