Big Bang

Il racconto

Una storia che comincia dal «tutto»

Quando guardi il cielo di notte vedi stelle, la Luna, qualche pianeta. Ma ogni cosa che esiste, dal granello di sabbia al tuo corpo, ha una storia che parte da molto più lontano: dal Big Bang. Gli scienziati stimano che sia avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa. È un numero così grande che è difficile immaginarlo: se ogni anno fosse un secondo, per arrivare a oggi ci vorrebbero più di 400 anni.

Attenzione però al nome. «Big Bang» significa «grande botto», ma non fu uno scoppio come quello di un petardo, e non avvenne in un punto dello spazio. Non c'era uno spazio vuoto dentro cui esplodere: fu lo spazio stesso a cominciare a dilatarsi, ovunque nello stesso momento. Per questo non si può indicare il «luogo» del Big Bang. Il luogo è l'Universo intero, che allora era molto, molto più piccolo.

Caldissimo e densissimo

All'inizio l'Universo era caldissimo e densissimo, una zuppa di energia e di particelle minuscole. Mentre si espandeva, si raffreddava. Nei primi secondi si formarono i quark, che si unirono a formare protoni e neutroni; nei primi minuti protoni e neutroni si legarono nei nuclei dei primi elementi. Ne uscirono soprattutto idrogeno, circa i tre quarti della materia ordinaria in massa, ed elio, circa un quarto, con pochissimo litio. Tutti gli altri elementi, come il carbonio e l'ossigeno, sarebbero arrivati molto dopo, dentro le stelle.

Per centinaia di migliaia di anni l'Universo fu come una nebbia luminosa: la luce non riusciva a viaggiare, perché sbatteva continuamente contro particelle cariche. Circa 380.000 anni dopo l'inizio la temperatura scese abbastanza perché i nuclei catturassero gli elettroni e formassero atomi. A quel punto la nebbia si diradò e la luce poté finalmente correre libera nello spazio.

La luce più antica

Quella luce esiste ancora e arriva fino a noi da ogni direzione. Si chiama radiazione cosmica di fondo. Nel corso di 13,8 miliardi di anni lo spazio si è allungato tanto che questa luce si è «stirata» e oggi non è più visibile, ma è fatta di microonde, con una temperatura di circa 2,7 gradi sopra lo zero assoluto, cioè circa -270 °C. Fu scoperta quasi per caso nel 1964 da due radioastronomi americani, Arno Penzias e Robert Wilson, che cercavano di capire da dove venisse un ronzio fastidioso nella loro grande antenna. Ricevettero per questo il premio Nobel per la fisica nel 1978.

Dalla radiazione di fondo si può leggere la storia dell'Universo come da una vecchia fotografia. I satelliti COBE, WMAP e soprattutto Planck, dell'Agenzia spaziale europea, ne hanno misurato le piccolissime differenze di temperatura. Da quelle macchioline si ricava l'età dell'Universo: Planck ha trovato 13,8 miliardi di anni, con un errore piccolo. Le macchie sono anche i semi da cui, per l'attrazione della gravità, nacquero poi le galassie.

Come si è arrivati a questa idea

L'idea nasce dalla matematica e dalle osservazioni. Nel 1929 l'astronomo americano Edwin Hubble scoprì che le galassie lontane si allontanano da noi, e tanto più in fretta quanto più sono distanti. Qualche anno prima, nel 1927, il sacerdote e fisico belga Georges Lemaître, usando le equazioni della relatività di Einstein, aveva calcolato che l'Universo si stesse espandendo; nel 1931 propose poi che fosse partito da uno stato iniziale molto piccolo e denso, il suo «atomo primordiale». Se oggi tutto si allontana, pensò, in passato tutto doveva essere più vicino.

Il nome «Big Bang» è invece arrivato nel 1949, in una trasmissione radiofonica della BBC, pronunciato dall'astronomo inglese Fred Hoyle, che sosteneva un'altra teoria. Lo disse quasi per scherzo, ma il nome è piaciuto ed è rimasto.

Che cosa non sappiamo

La scienza non ha ancora risposto a tutte le domande. Il Big Bang spiega come l'Universo si è sviluppato a partire da un istante molto antico, ma non dice che cosa ci fosse «prima», e non è nemmeno detto che la parola «prima» abbia senso, perché con l'Universo nacque anche il tempo come lo conosciamo. Gli scienziati studiano anche la materia oscura e l'energia oscura, che insieme sembrano formare la maggior parte dell'Universo ma che nessuno ha ancora visto direttamente. Dire «non lo sappiamo ancora» fa parte del lavoro della scienza.

Il Big Bang è oggi il quadro più solido che abbiamo, perché molte osservazioni indipendenti vanno nella stessa direzione: la fuga delle galassie, la radiazione di fondo e le quantità di idrogeno ed elio. È il punto di partenza della nostra linea del tempo e di ogni cosa che troverai nelle prossime tappe.