Uno dei più incredibili e controversi fenomeni celesti, teorizzati dai cosmologi negli anni passati, è sicuramente il fenomeno delle stringhe cosmiche. L'osservazione del profondo cielo mostra delle aree densamente popolate da ammassi e super ammassi stellari, a discapito di altre, estremamente spopolate e spoglie.
Gli scienziati si sono sempre chiesti il perché di questa disomogeneità della distribuzione della materia, imputando la causa primaria alle condizioni iniziali del nostro universo, disomogeneo come condizione intrinseca fin dalla nascita.
Tuttavia gli studi successivi condotti esaminando la radiazione di fondo, hanno dimostrato che il calore residuo proveniente dall’epoca della formazione dell’Universo era incredibilmente omogeneo e che ha iniziato a distribuirsi in maniera non omogenea solo 1 milione di anni dopo la sua nascita.
Probabilmete la spiegazione doveva essere ricercata in altri fenomeni non ancora conosciuti. Gli imputati teorici furono allora degli anti aggreganti cosmici, in cui la materia si teneva ben distante, accumulandosi oltre le loro estremità. Fu dato loro il nome di stringhe cosmiche.
Ma le stringhe cosmiche non sono normali oggetti celesti, come le nebulose, gli ammassi stellari o dischi di polveri e materia gassosa filamentosa. Questi bizzarri oggetti richiamano concetti astratti e sfuggono facilmente alla logica astronomica.
Per comprendere la loro natura, i cosmologi hanno dovuto chiamare in causa Il Big Bang, quando da esso derivarono le quattro forze principali esistenti: la gravità, l’elettromagnetismo, la forza nucleare forte e la nucleare debole.
Gli scienziati si sono sempre chiesti il perché di questa disomogeneità della distribuzione della materia, imputando la causa primaria alle condizioni iniziali del nostro universo, disomogeneo come condizione intrinseca fin dalla nascita.
Tuttavia gli studi successivi condotti esaminando la radiazione di fondo, hanno dimostrato che il calore residuo proveniente dall’epoca della formazione dell’Universo era incredibilmente omogeneo e che ha iniziato a distribuirsi in maniera non omogenea solo 1 milione di anni dopo la sua nascita.
Probabilmete la spiegazione doveva essere ricercata in altri fenomeni non ancora conosciuti. Gli imputati teorici furono allora degli anti aggreganti cosmici, in cui la materia si teneva ben distante, accumulandosi oltre le loro estremità. Fu dato loro il nome di stringhe cosmiche.
Ma le stringhe cosmiche non sono normali oggetti celesti, come le nebulose, gli ammassi stellari o dischi di polveri e materia gassosa filamentosa. Questi bizzarri oggetti richiamano concetti astratti e sfuggono facilmente alla logica astronomica.
Per comprendere la loro natura, i cosmologi hanno dovuto chiamare in causa Il Big Bang, quando da esso derivarono le quattro forze principali esistenti: la gravità, l’elettromagnetismo, la forza nucleare forte e la nucleare debole.
Raffreddandosi, la materia primordiale, mostrò delle disomogeneitá di raffreddamento, con una conseguente divergenza di temperatura. Queste differenze di temperatura provocarono dei ‘difetti’ simili a delle stringhe, delle discrepanze spazio-temporali che potrebbero avere una massa pari a quella terrestre ed uno spessore pari ad un millesimo di miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di centimetro. In pratica se potessimo avvolgere una stringa lunga quanto l’universo, diciamo 10 miliardi di anni luce, potremmo collocarla comunque all’interno di un atomo, ma la sua massa sarebbe pari a 1044 tonnellate, cioè pari alla massa complessiva di migliaia di galassie.
Le stringhe cosmiche sono anche reputate di creare l’effetto lente, sdoppiando i raggi luminosi di stelle o galassie limitrofe e quindi un eventuale osservatore noterebbe una immagine doppia dello stesso oggetto.
Questo potrebbe forse spiegare perché negli ultimi anni, gli astronomi hanno osservato coppie di quasar, gli oggetti più distanti che si conoscano, che hanno uno spettro luminoso così identico da far pensare che si tratti di immagini sdoppiate dello stesso oggetto.
Scoprire una stringa cosmica non è mai stato un obiettivo facile per gli astronomi perché la loro natura non è mai stata quantificata, assomigliando per certi versi alla evanescente sfuggevolezza dei buchi neri.
Ma come per i buchi neri da tempo, si teorizzava la possibilità di rilevarne i loro effetti indiretti sulla materia.
Nel 2005, Hutsemekers Damien presso l'Università di Liegi, in Belgio e colleghi, hanno riportato un effetto insolito nelle osservazioni di 355 quasar. Scoprirono infatti che la luce da questi quasar tendeva ad essere polarizzata, con le oscillazioni elettromagnetiche limitate a un piano specifico che poteva essere descritto da un vettore di polarizzazione. Anche se non vi è alcuna ragione evidente per pensare che questi vettori siano orientati in modo particolare da un quasar al successivo, il team di Hutsemekers ha scoperto che gli orientamenti non sono stati casuali con i vettori di polarizzazione presenti all'incirca nella stessa direzione.
Se si osservano due quasar adiacenti, la luce è polarizzata in gran parte nella stessa direzione.
Osservando due quasar lontani, hanno visto che questo vettore ruota di 30 gradi in circa di tutti i 3.260 milioni di anni luce dalla Terra. Il vettore ruota in senso orario quando si guarda in direzione del polo nord galattico della Via Lattea e in senso antiorario guardando verso il polo sud (arxiv.org/abs/astro-ph/
L'anno scorso, la squadra ha dimostrato che la direzione del vettore di polarizzazione è correlato con l'asse di rotazione dello stesso quasar. Ciò significa che i quasar adiacenti tendono ad avere meno lo stesso orientamento.
Ora, Poltis e Robert Dejan Stojkovic della State University di New York a Buffalo dicono di avere una spiegazione. E tutta una questione di eventi che si sono verificati circa 10-12 secondi dopo il Big Bang. A quel tempo l'universo ha attraversato una fase di transizione, causando la forza elettrodebole per separare in forza elettromagnetica e la forza nucleare debole. Il modello standard della fisica delle particelle suggerisce che questo avrebbe anche portato alla formazione delle stringhe cosmiche, che sono difetti topologici nel tessuto dello spazio-tempo e può assumere la forma di anelli giganti.
Le stringhe cosmiche possono causare campi magnetici lungo la loro lunghezza, dice Poltis. Le stringhe sono instabili e rapidamente decadono, ma i campi magnetici restano e sarebbero diventati teso su scale cosmologiche come l'universo espanso.
Secondo Poltis e Stojkovic, le stringhe modellate come due anelli giganti di linee di campo magnetico, potrebbero influenzare la formazione delle galassie. La proto galassia contiene particelle cariche, elettroni e ioni di idrogeno, che acquisiscono il momento angolare del campo magnetico. L'effetto netto è che la protogalassia acquista un momento angolare totale, allineando il suo asse in una certa direzione. Due vicine proto-galassie si formano in prossimità dello stesso campo magnetico orientando i loro assi nella stessa direzione.
I ricercatori hanno anche mostrato come la torsione delle linee di campo magnetico su scala cosmica potrebbero far ruotare verso i cerchi l'asse del quasar (arxiv.org/abs/1004.2704).
"Questa spiegazione può infatti spiegare le nostre osservazioni abbastanza bene e anche la possibile rotazione dell'angolo di polarizzazione", dice Hutsemekers. "Inoltre, la possibilità che l'impronta delle stringhe possa essere rilevata attraverso lo studio della galassia o degli orientamenti dei quasar è eccitante."
Se si osservano due quasar adiacenti, la luce è polarizzata in gran parte nella stessa direzione.
Osservando due quasar lontani, hanno visto che questo vettore ruota di 30 gradi in circa di tutti i 3.260 milioni di anni luce dalla Terra. Il vettore ruota in senso orario quando si guarda in direzione del polo nord galattico della Via Lattea e in senso antiorario guardando verso il polo sud (arxiv.org/abs/astro-ph/
L'anno scorso, la squadra ha dimostrato che la direzione del vettore di polarizzazione è correlato con l'asse di rotazione dello stesso quasar. Ciò significa che i quasar adiacenti tendono ad avere meno lo stesso orientamento.
Ora, Poltis e Robert Dejan Stojkovic della State University di New York a Buffalo dicono di avere una spiegazione. E tutta una questione di eventi che si sono verificati circa 10-12 secondi dopo il Big Bang. A quel tempo l'universo ha attraversato una fase di transizione, causando la forza elettrodebole per separare in forza elettromagnetica e la forza nucleare debole. Il modello standard della fisica delle particelle suggerisce che questo avrebbe anche portato alla formazione delle stringhe cosmiche, che sono difetti topologici nel tessuto dello spazio-tempo e può assumere la forma di anelli giganti.
Le stringhe cosmiche possono causare campi magnetici lungo la loro lunghezza, dice Poltis. Le stringhe sono instabili e rapidamente decadono, ma i campi magnetici restano e sarebbero diventati teso su scale cosmologiche come l'universo espanso.
Secondo Poltis e Stojkovic, le stringhe modellate come due anelli giganti di linee di campo magnetico, potrebbero influenzare la formazione delle galassie. La proto galassia contiene particelle cariche, elettroni e ioni di idrogeno, che acquisiscono il momento angolare del campo magnetico. L'effetto netto è che la protogalassia acquista un momento angolare totale, allineando il suo asse in una certa direzione. Due vicine proto-galassie si formano in prossimità dello stesso campo magnetico orientando i loro assi nella stessa direzione.
I ricercatori hanno anche mostrato come la torsione delle linee di campo magnetico su scala cosmica potrebbero far ruotare verso i cerchi l'asse del quasar (arxiv.org/abs/1004.2704).
"Questa spiegazione può infatti spiegare le nostre osservazioni abbastanza bene e anche la possibile rotazione dell'angolo di polarizzazione", dice Hutsemekers. "Inoltre, la possibilità che l'impronta delle stringhe possa essere rilevata attraverso lo studio della galassia o degli orientamenti dei quasar è eccitante."
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