Dimostrazione che l’espansione dell’Universo sta decelerando, in breve
Dino Bruniera
e-mail: dino.bruniera@gmail.com
Sommario
Considerando il redshift come
un indicatore della velocità di allontanamento attuale della Terra dalla
sorgente, anziché un fattore di scala dell’espansione dell’Universo, il fatto
che la distanza di luminosità delle supernove Ia aumenti più che
proporzionalmente rispetto al redshift, dimostra che l’espansione sta
decelerando, spiegando così agevolmente anche l’arrivo della radiazione di fondo
sulla Terra dopo un viaggio di quasi 14 miliardi di anni, nonostante sia partita
da luoghi allora non molto lontani.
Introduzione
La luce è composta da onde
elettromagnetiche che quindi hanno bisogno di un mezzo per manifestarsi, come il
suono nell’aria, per cui la sua velocità può essere isotropa solo nei confronti
del mezzo e non anche nei confronti degli oggetti celesti, Terra compresa, che
si muovono nel mezzo.
I fisici di fine ‘800 e inizio ‘900, hanno ideato una serie di esperimenti per
rivelare il moto della Terra rispetto al mezzo, ma senza riuscirci, perché la
velocità della luce è risultata isotropa anche rispetto alla Terra.
Per giustificare questo risultato alcuni fisici hanno ipotizzato che tutti gli
oggetti, in funzione della loro velocità rispetto al mezzo, subiscano una
dilatazione del tempo ed una contrazione della lunghezza, facendo risultare la
velocità della luce isotropa anche se non lo è, per cui detta isotropia
sarebbe solo apparente.
Invece io sono riuscito a dimostrare che la velocità della luce non è isotropa
rispetto alla Terra, tramite la radiazione di fondo e quindi ho dimostrato che
detta isotropia è solo apparente (1).
Però almeno inizialmente la comunità scientifica ha interpretato il redshift
come un indicatore della velocità degli oggetti celesti rispetto ad una Terra
immobile, ottenendo velocità e distanze sempre più incompatibili con le
osservazioni, per cui in seguito ha deciso di considerare il redshift come
il fattore di scala dell’espansione dell’Universo.
Ma circa trenta anni fa è stato scoperto che la distanza basata sulla luminosità
apparente delle supernove di tipo Ia molto lontane, è maggiore di quella basata
su detto fattore di scala, dimostrando quindi che il redshift non lo
rappresenta.
Infatti, come dimostrerò qui di seguito, il redshift indica una
velocità di allontanamento, ma della Terra rispetto alla sorgente e
non il contrario, come almeno inizialmente lo ha considerato la comunità
scientifica.
Dimostrazioni
Lo spazio si sta espandendo
alla stessa velocità in tutti i luoghi dell’Universo. Pertanto ogni luogo si sta
allontanando da ogni altro luogo, con una velocità che dipende dalla distanza.
In pratica ogni luogo può considerarsi come al centro dell’Universo, in quanto
tutti gli altri luoghi si allontanano da esso, ma anche perché rispetto ad esso
la velocità della luce è di 300.000 km/s in tutte le direzioni.
Ma se i fotoni hanno una velocità di 300.000 km/s rispetto al luogo che stanno
percorrendo, ed i luoghi che via via percorrono si allontanano sempre più
velocemente dal luogo della loro emissione, ne consegue che anche i fotoni
aumentano sempre più la loro velocità rispetto al luogo di emissione.
Per esempio i fotoni emessi da una galassia e diretti verso la Terra, nel
momento dell'emissione hanno una velocità di 300.000 km/s rispetto al luogo
della galassia, ma molto inferiore rispetto al luogo della Terra, perché esso si
sta allontanando dal luogo della galassia.
Ma man mano che i fotoni procedono verso il luogo della Terra, percorrendo
luoghi che si allontanano sempre più velocemente dal luogo della galassia, i
fotoni aumentano sempre di più la loro velocità rispetto al luogo della Terra,
fino ad arrivarci alla velocità di 300.000 km/s rispetto ad esso e di 300.000
km/s più l’aumento di velocità, rispetto al luogo della galassia.
Tale aumento di velocità corrisponde alla velocità del luogo ricevente rispetto
a quello emittente e viene calcolato tramite la formula dell’effetto Doppler che
considera il ricevente in moto e l’emittente fermo, e cioè:
vr = c - c / (1 + z)
Dove “vr” sta per
velocità del ricevente e z sta per il redshift, che quindi indica la velocità di
allontanamento del ricevente dall’emittente.
Per esempio un redshift di 0,59 misurato sulla Terra, indica che la Terra (uso i
nomi degli oggetti celesti anziché i loro luoghi, per semplicità) si sta
allontanando dalla galassia, a 111.321 km/s.
vr = 300.000 - 300.000 / (1 + 0,59) = 111.321
Quindi il redshift indica la
velocità di allontanamento della Terra dalla sorgente. E dalle osservazioni
risulta che più elevato è il redshift e più elevata è la distanza dalla
sorgente, calcolata in base alla luminosità apparente.
Se la velocità di allontanamento della Terra dalle sorgenti, che è dovuta
all’espansione dello spazio, fosse stata sempre la stessa nel tempo, i redshift
sarebbero direttamente proporzionali con le distanze dalle sorgenti basate sulla
loro luminosità apparente e cioè con le distanze osservate.
Invece dalle osservazioni della luminosità apparente delle supernove di tipo Ia,
risulta che le loro distanze aumentano più che proporzionalmente rispetto al
redshift. Il che significa che la velocità media di allontanamento da tali
supernove, è stata maggiore di quella attuale e, quindi, che nel passato la
velocità di espansione dell’Universo era maggiore di adesso e, quindi, che
l’espansione dell’Universo sta decelerando. Come pare logico aspettarsi dopo un
Big Bang.
La decelerazione
dell’espansione dell’Universo consente anche di spiegare agevolmente l’arrivo
sulla Terra dei fotoni della radiazione di fondo, solo dopo 14 miliardi di anni
di viaggio alla velocità della luce e nonostante che siano partiti da luoghi
relativamente vicini a quello della Terra, dato che l’Universo non si era ancora
molto espanso.
In effetti il luogo della Terra si stava allontanando ad una velocità molto
superiore a quella di detti fotoni, per cui nel tempo li ha distanziati di
molto. Ma poi, a causa del rallentamento dell’espansione, ha rallentato fino ad
una velocità inferiore a quella della luce, consentendo ai fotoni di ridurre le
distanze e di raggiungerlo e, quindi, di arrivare anche sulla Terra.
Quindi si tratta di una spiegazione semplice, specialmente se confrontata con
quella fornita da chi sostiene l’accelerazione dell’espansione, come si può
verificare in un mio articolo più approfondito, dove si può trovare anche un
simulazione del viaggio dei fotoni della radiazione di fondo verso la Terra,
tramite una tabella Excel (2).
Per dimostrare
che l’espansione dell’Universo stia decelerando,
propongo di verificare che il redshift di un oggetto celeste diminuisca nel
tempo. Ciò si potrebbe fare confrontando le osservazioni attuali di determinati
oggetti celesti, con quelle effettuate ai tempi di Hubble, in quanto non
dovrebbe essere necessaria una definizione molto precisa per stabilire solo se
il redshift è aumentato o diminuito. In ogni caso dovrebbe essere possibile
verificarlo nei prossimi anni, grazie al Extremely Large Telescope, che tra i
suoi obiettivi ha anche quello di misurare le modifiche del redshift nel tempo,
mentre sarebbe sufficiente sapere solo se è in aumento o in diminuzione.
Riferimenti
1.
La velocità della luce non può essere realmente isotropa rispetto alla Terra
The Second Postulate of Special Relativity is Incompatible with Observations
2.
L'espansione dell’Universo non sta accelerando, ma decelerando