Il modello cosmologico standard: il Big Bang

Gli astronomi oggi ritengono che l'Universo abbia avuto origine dal Big Bang (termine coniato dal cosmologo inglese Fred Hoyle, che con questo appellativo intendeva in realtà mettere in ridicolo la teoria, ma l'espressione finì per attecchire perdendo la connotazione negativa), avvenuto circa 10-20 miliardi di anni fa, sia in continua espansione e si espanda in modo tale da mantenere fisse le proporzioni reciproche tra le distanze delle galassie (legge di Hubble, 1929).

Questa teoria venne proposta dopo le osservazioni di Hubble e nasce dalla considerazione del fatto che, se l'espansione fosse sempre proceduta al ritmo attuale, le galassie avrebbero dovuto essere riunite nello stesso punto, ad un istante t_o nel passato, calcolabile dividendo la distanza percorsa per la velocità di fuga.

Nell'istante del Big Bang l'universo aveva volume nullo e temperatura infinita, ma, con il procedere dell'espansione, la temperatura diminuì. I primi secondi sono probabilmente molto ricchi di avvenimenti che si sono verificati ad un ritmo elevatissimo ed hanno determinato la futura struttura dell'universo, che ha avuto inizio dalle sostanze più semplici (protoni, neutroni ed elettroni) in una forma dissociata. Un secondo dopo la temperatura era scesa a circa 10 miliardi di gradi e nell'universo dovevano trovarsi soprattutto fotoni, elettroni e neutrini, insieme a pochi protoni e neutroni. Due minuti dopo l'esplosione iniziale, la temperatura era scesa ad un miliardo di gradi e protoni e neutroni cominciarono ad unirsi, producendo nuclei di deuterio, i quali si combinarono con altri protoni e neutroni, formando nuclei di elio. I nuclei degli atomi che noi conosciamo si sono formati a partire da questa materia prima. Da questo momento in poi l’universo continuò ad espandersi, raffreddandosi, permettendo la formazione di zone più dense, in cui l’attrazione gravitazionale tra le particelle di materia permise la loro aggregazione e l’avvio di un moto rotatorio, che diede origine alle galassie. Con il passare del tempo, al contrarsi progressivo delle nubi di H ed H_e , si verificarono collisioni fra gli atomi che innescarono le reazioni di fusione nucleare e diedero origine alle stelle.

Oggi la teoria del Big Bang non si trova di fronte a problemi insormontabili, seppure esistano ancora questioni irrisolte. Anzi, si può affermare che le previsioni di questa teoria abbiano superato tutte le verifiche cui sono state sottoposte e si ritiene che qualunque nuova teoria cosmologica non potrà fare a meno di incorporare l'idea di un big bang. Tuttavia il modello del Big Bang arriva solo fino ad un certo punto e non ci spiega com'era l'universo prima dell'espansione e che cosa accadrà nel lontano futuro, quando anche l'ultima stella avrà esaurito il suo combustibile nucleare.