Re: Ma perché conta così poco?

From: Elio Fabri <elio.fabri_at_tiscali.it>
Date: Thu, 21 Oct 2010 21:33:34 +0200

"Andreas \"Bugatti\" Brehme" ha scritto:
> Be', s�, � un problema del modello complessivo. Il modello, senza
> l'introduzione della materia oscura, non spiegava una serie di
> fenomeni, come il relativamente celere aggregarsi della galassie.
> Quindi caricaturizzando la cosa, per non cambiare il modello hanno
> introdotto questa abnorme quantit� di materia oscura, che va be', se
> fosse dappertutto sarebbe anche qui, per� qui non c'� e non si � mai
> vista e non sanno nemmeno bene cosa sia...
Intanto non e' vero che la m.o. "qui non c'e'".
La m.o. e' anche necessaria (secondo la visione oggi prevalente) per
spiegare le curve di rotazione delle galassie a spirale e la
stabilita' degli ammassi di galassie.
Poi c'e' dell'altro che diro' piu' avanti.

Aleph ha scritto:
> Non capisco in che senso dite che si sarebbe perso per strada
> qualcosa, non sta scritto da nessuna parte (inflation apart, ma tale
> teoria, ad oggi, � essenzialmente un rimedio ad hoc, senza riscontri
> osservatrivi) che l'Universo debba essere a geometria piatta.
Sono d'accordo.
Forse e' il caso di spiegare sommariamente come nascono i modelli
cosmologici.

> La DE (come la DM) non ha ad oggi alcuna spiegazione in termini fisici
> fondamentali (e questo � forse il suo problema principale) e la
> costante cosmologica � appunto un parametro libero non collegabile ad
> alcun aspetto noto della fisica fondamentale (non certo all'energia di
> vuoto dei campi quantistici, visto che questo legame produce delle
> previsioni clamorosamente sballate (in termini quantitativi � l'errore
> pi� grande di tutti i tempi in fisica teorica).
D'accordo anche su questo.
A me questo porta a credere che in realta' la cosiddetta "energia
oscura" non abbia niente a che vedere con la famigerata "energia di
vuoto", che del resto non mi riesce di capire che cosa sia.

> La conclusione che ne traggo, un po' tranchant ma con ragione, � che la
> "Cosmologia Oscura" (mi piace chiamarla cos�) ne ha di strada da fare
> prima di passare da ipotesi di lavoro (ancora molto speculativa) a
> qulacosa di pi� certo e fondato.
O forse che e' arrivato il momento di andare oltre Einstein, anche se
nessuno ha idea della strada da prendere...

A proposito dei modelli cosmologici, vediamo se mi riesce di fare un
sommario comprensibile e breve.
Si parte dall'idea piu' semplice possibile: che valga il _principio
cosmologico_, ossia che lo spazio-tempo ammetta delle sezioni spaziali
ciascuna delle quali e' isotropa e a curvatura costante, e tale che
tutte le proprieta' fisiche sono le stesse in ogni punto.

Resta solo possibile variare dall'una all'altra sezione quello che si
chiama il _parametro di scala_, abitualmente indicato con a(t), che
vale 1 al tempo presente e dipende dal tempo (quale tempo? qui non
posso approfondire: e' quello che si chiama "tempo cosmico", che
caratterizza le sezioni che ho detto, ed e' anche il tempo proprio
della materia presente).
Questo modello ultrasemplificato trascura tutte le fluttuazioni di
densita', e rappresenta tutto cio' che esiste nell'universo come un
"fluido cosmologico".

Il problema della cosmologia a questo livello semplice sta nel trovare
la funzione a(t) che rappresenti i dati osservativi.
Dal punto di vista teorico, l'eq. diff. cui soddisfa a(t) deriva dalle
_eq. di Einstein_, ma richiede la specificazione di una _eq. di stato_
per la materia presente nell'universo (qui per "materia" intendo tutto
quello che c'e', inclusa quindi la radiazione e.m., se occorre i
neutrini, le onde gravitaz. ecc. ecc.).

Fondamentalmente si suole considerare due tipi di componenti: la
cosiddetta "materia fredda", che contribuisce alla densita' di energia
ma non alla pressione, e la materia ultrarelativistica (es. la rad.
e.m.) che invece contribuisce sia alla densita' di energia sia alla
pressione, con una semplice relazione tra loro.
Di fatto nelle condizioni attuali e per gran parte del passato il
contributo della seconda specie di materia e' trascurabile, per cui si
considera solo la materia fredda, a parte il periodo iniziale (alcune
centinaia di migliaia di anni).

Per avere una soluzione univoca dell'eq. per a(t) occorrono due soli
dati: la densita' di materia attuale e il valore attuale della
costante di Hubble H.
Questa serve per fornire la velocita' con cui varia a(t) al tempo
presente.
Fissati questi due valori, e' tutto determianto; in particolare la
"forma" dell'universo (chiuso, piatto, iperbolico) e l'andamento di
a(t) nel tempo.
Si puo' quindi mettere a confronto il modello con le osservazioni, e
procedendo a ritroso, con un "best fit", trovare i valori della
densita' e di H che meglio rappresentano i dati.
Non mi soffermo a spiegare quali sono i dati per non farla lunga.

Succede che non si riesce ad avere un buon accordo: allora si ricorre
a una "vecchia" idea, che risale alo stesso Einstein, ossia una
modifica delle equazioni della RG: quella che introduce il cosiddetto
"termine cosmologico", dove compare un'ulteriore parametro, la
_costante cosmologica_.

In questo modo si riesce ad avere un buon accordo (il "modello di
concordanza" citato da Aleph) ma al prezzo di assumere per la densita'
di materia fredda un valore parecchio superiore a quello che si
potrebbe ricavare dal conteggio del numero di galassie e dalla loro
massa, stimata dalla luminosita'.
Ecco perche' si parla di "materia oscura": si deve trattare di materia
che ha effetti gravitazionali ma non contribuisce alla luminosita'
degli oggetti osservati. Questo sia su scala cosmologica, sia - come ho
detto sopra - su scala molto piu' ridotta.

Quanto alla "energia oscura", questa e' un'ardita intepretazione del
termine cosmolgico: basta portarlo da primo a secondo memebro nelle
eq. di Einstein per fargli cambiare ruolo.
Se sta a primo menbro, rappresenta una modifica alle equazioni (come
pensava Einstein). Se si porta a secondo membro diventa un contributo
all'energia e alla pressione della "materia"; e siccome avrebbe
proprieta' assolutamente peculiari rispetto a qualsiasi forma di
materia nota, e' stato inventato per indicarlo il termine "energia
oscura".
(Come avrete capito, personalmente sono scettico su questa
interpretazione.)
                                               

-- 
Elio Fabri
Perche' tu devi pur sapere, aggiunse, mio ottimo Critone, che parlare
scorrettamente non solo e' cosa brutta per se medesima, ma anche fa
male all'anima.
Received on Thu Oct 21 2010 - 21:33:34 CEST

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