.
.

Sfondo immagine

Big Bang, Energia oscura, gravitone

Domande esistenziali sull'Universo

In questo articolo risponderò a un altro gruppo di domande sull'Universo e parlerò ancora della Relatività Generale di Einstein

Elenco delle domande a cui risponderò:

  1. Big Bang?
  2. Energia oscura?
  3. Età dell'Universo?
  4. Dimensione dell'Universo?
  5. Max dimensione visibile dell'Universo?
  6. Relatività generale di Einstein?

In questa trattazione ci saranno molti calcoli e formule, quindi, per i non addetti ai lavori conviene che guardino il video introduttivo; quello di approfondimento è più adatto agli esperti che non si accontentano delle parole.

Redshift (Spostamento verso il rosso)

E' lo spostamento verso il rosso delle righe di emissione degli elementi.

Può essere dovuto a uno di questi motivi:

  1. L'effetto Doppler dovuto all'allontanamento della sorgente
  2. L'espansione dell'Universo, la quale crea nuovo spazio tra sorgente ed osservatore, aumentando la lunghezza d'onda
  3. Effetti gravitazionali di corpi massicci, come quasar e buchi neri

Quello che analizzeremo è il secondo, quello che si supponeva fosse determinato dall'espansione dell'Universo

Siccome l'elemento più abbondante nell'Universo è l'Idrogeno (H), useremo una sua onda di emissione caratteristica che è di 656,3 nm.

Nuova Teoria sulla perdita di energia delle onde elettromagnetiche

Teoria: "Le onde elettromagnetiche emettono N gravitoni per ogni oscillazione completa. Nello spazio vuoto, la perdita di energia della radiazione è dovuta all'emissione di gravitoni. La radiazione, perdendo energia, aumenta la sua lunghezza d'onda."

La quantità di energia persa per ogni oscillazione è pari a 10-32 eV

A parità di spazio percorso, due radiazioni a diversa frequenza d'onda, perdono la stessa quantità di energia in %. Questo perché l'onda a frequenza più alta, oscillando più volte per il medesimo tragitto, emette più energia in valore assoluto, ma pari energia in percentuale.

1 Mpc (Mega parsec) ed energia del Gravitone

Grandezza Unità Valore Descrizione
Distanza percorsa Mpc 1 pari a 3,26 Myl (milioni di anni luce)
Lunghezza d'onda iniziale nm 656,30 Radiazione alfa dell'Idrogeno (H)
Lunghezza d'onda finale nm 656,46 si è allungata perdendo un pò di energia
Energia iniziale eV 1,889291
Energia finale eV 1,888837
Energia persa eV 0,000454 (% 0,024) Un neutrino ha un'energia intorno a 1 eV
Numero oscillazioni onda N 4,7 *1028 pari al numero di emissioni di gravitoni
Energia Gravitone eV 10-32 pari a: Energia persa / Num. oscillazioni onda

L'energia persa attraversando oltre 3 milioni di anni luce di spazio, è davvero piccola anche in % (0,024); da questo ne consegue che la luce può attraversare grandi spazi nell'Universo ed è per questo che fino ad oggi si è ritenuto che non perdesse energia, cosa non vera.

Curvatura dei raggi luminosi

La curva dei raggi luminosi adesso ha una spiegazione semplice.
I raggi luminosi si curvano perché vengono attratti dalla forza di gravità degli oggetti massicci, in quanto anche loro emettono gravitoni e quindi sono soggetti all'attrazione gravitazionale.
Essendo molto piccola l'emissione di gravitoni, ed essendo molto veloci (viaggiano alla velocità della luce) la curva è limitata e possibile solo con grandi masse.

Questa è la curvatura che dovrebbero avere i raggi luminosi, nel caso in cui la Relatività Generale di Einstein fosse vera.

Ne consegue che non è lo spazio a piegarsi, come fantasiosamente Einsten aveva pensato, ma è la semplice gravità ad curvarli.

Dimensione dell'Universo

Disegno dell'Universo

Secondo la scienza attuale, l'Universo avrebbe un raggio r = 47 Gyl (Miliardi di anni luce) e quindi un diametro d = 94 Gyl.

In genere però, la grandezza dell'Universo e delle galassie più lontane, non viene indicata come intervallo di spazio, ma come distanza nel tempo. Così facendo l'Universo sarebbe grande circa 13,7 Gy (Miliardi di anni) e le prime galassie sarebbero nate circa mezzo miliardo di anni dopo.

Chiaramente questo è sbagliato e lo dimostrerò.


UDFj-39546284

Sono due gli oggetti celesti più lontani mai osservati (reperibili tramite il catalogo NED: http://ned.ipac.caltech.edu/ ),
i quali hanno un Redshift di 11,9 vediamoli nel dettaglio.

Grandezza / nome Unità Valore Descrizione
UDF12 39546284 (UDFj-39546284) z 11,9 Sorgente di raggi gamma più lontana
UDF12-3954-6285 z 11,9 Galassia più lontana
Lunghezza d'onda iniziale dell'H nm 656 energia iniziale 1,889 eV
Lunghezza d'onda finale nm 8466 nella banda dell'infrarosso
Energia iniziale eV 1,889
Energia finale eV 0,146
Energia persa eV 1,743 pari al 92,25 %
Numero oscillazioni onda N 1,81 *1032 pari al numero di emissioni di gravitoni
Distanza Gyl 34,7 coerente con la stima attuale dell'Universo

Radiazione di fondo e grandezza dell'Universo


Grandezza / nome Unità Valore Descrizione
Radiazione di fondo mm 1,9 da 1 mm in poi siamo nella banda delle Onde radio
Energia iniziale eV 1,889 supponendo che provenga dall'H
Energia finale eV 0,000663 pari allo 0,035 %
Energia persa eV 1,888628 pari al 99,965 %
Numero oscillazioni onda N 1,957 *1032 pari al numero di emissioni di gravitoni
Distanza Gyl 108 Raggio dell'Universo (216 Gyl il diametro)

La radiazione di fondo dovrebbe indicare la posizione dello strato d'idrogeno che avvolge l'intero Universo.
Può darsi che tale idrogeno sia in continua formazione e che l'Universo sia in crescita, ma soltanto dai bordi in poi.

Onda radio percepibile

Grandezza / nome Unità Valore Descrizione
Lunghezza dell'onda radio km 12756 Diametro della Terra
Energia finale eV 9,7 *10-11 energia dell'onda radio
Distanza Gyl 322 Max distanza da cui percepiamo la radiazione dell'H

Ipotizzando che l'onda radio più lunga che possiamo percepire è quella pari al diametro della Terra (in realtà si potrebbe allungare ancora il filo curvandolo); la massima distanza che possiamo scrutare nell'Universo è pari a 322 Gyl che è superiore alla dimensione attuale dell'Universo intero (diametro).

Distanza massima per una radiazione elettromagnetica dell'H

Grandezza / nome Unità Valore Descrizione
Energia iniziale eV 1,889 supponendo che provenga dall'H
Energia finale eV 10-32 pari all'energia dell'ultimo gravitone che emetterà
Numero oscillazioni onda N 1,958 *1032 pari al numero di emissioni di gravitoni
Distanza Gyl 1000 Da oltre questa distanza non può giungere niente dell'H

Se l'Universo sta crescendo, a noi giungerebbero radiazioni fino a un max di 1000 miliardi di anni luce.
Siccome le ultime oscillazioni di tale radiazione avrebbero lunghezze d'onda pari a 10 Gyl (miliardi di anni luce) noi non li potremmo percepire.

Conclusione

Le domande che hanno ricevuto una risposta sono:

  1. Big Bang?
    non è mai avvenuto, in quanto le galassie non si stanno all'ontanando tutte, le une dalle altre;
  2. Energia oscura?
    non esiste, in quanto lo spostamento verso il rosso non è dovuto all'espansione dell'Universo, ma alla perdita di energia delle onde elettromagnetiche.
    Un'energia con le caratteristiche ipotizzate era già assurda immaginarla (espandendo si intensificava).
  3. Età dell'Universo?
    non meno di 108 miliardi di anni, tempo che ha impiegato la radiazione di fondo a raggiungerci;
  4. Dimensione dell'Universo?
    diametro intorno a 216 Gyl (miliardi di anni luce)
  5. Max distanza scrutabile?
    è pari a 322 Gyl di raggio, con onde radio lunghe come il diametro della Terra;
  6. Max distanza percorribile dalla luce?
    per la radiazione dell'H è di 1000 Gyl, ben superiore all'intero diametro (216 Gyl).
  7. Relatività generale di Einstein?
    viene confutata per l'ennesima volta, in quanto la curvatura dei raggi luminosi non è dovuta alla piega dello spazio-tempo, ma all'attrazione gravitazionale delle onde

By Alessandro Pulvirenti (01/05/2019)

Dubbi...

Facciamo l'avvocato del diavolo sollevando vari dubbi:

  1. Se la radiazione di fondo non fosse emessa dall'H?
    allora l'Universo avrebbe un raggio sicuramente superiore ai 35 Gyl, ma con un massimo non ancora individuato.
    Potrebbe essere energia che proviene dall'esterno dell'Universo... chi c'è li fuori?
  2. Come fai a essere sicuro che le onde elettromagnetiche emettono gravitoni?
    - perché la loro energia è compatibile con la forza di gravità;
    - perché la curvatura dei raggi luminosi è un ulteriore conferma che essi sono soggetti alla forza di gravità;
    E se anche non emettessero gravitoni, tutti i ragionamenti sulle distanze resterebbero validi, perché le onde perdono comunque energia attraversando lo spazio.
  3. Un solo gravitone viene emesso per ogni oscillazione di un'onda elettromagnetica?
    Non è detto, possono essere molti, quello che si conosce è l'energia totale di questi gravitoni emessi per ogni oscillazione, che è pari a 10-32 eV
  4. Come mai nessuno ha mai detto pensato che le onde elettromagnetiche emettessero gravitoni?
    Perché la loro energia è così piccola che non è rilevabile negli esperimenti.
    Si può sapere della loro presenza solo indirettamente così come avviene per i neutroni e per i neutrini.
  5. Ma non era solo la massa ad esercitare una forza di gravità?
    La massa è energia; le onde elettromagnetiche sono energia radiante, quindi anche quest'ultime sono soggette alla forza di gravità emettendo gravitoni.

Calcoli

Legenda

  1. E: energia
  2. h: costante di Planck
  3. c: velocità della luce nel vuoto
  4. Lambda: lunghezza d'onda
  5. Dmax: distanza massima consumando tutta l'energia
  6. Df: distanza percorribile con l'energia finale dell'onda
  7. D: distanza percorsa
  8. n: numero di oscillazioni dell'onda elettromagnetica

(1) L'energia di un'onda in base alla lunghezza d'onda


(2) Ricaviamo la lunghezza d'onda dipendente dall'energia


(3) La distanza percorribile è data dalla sommatoria di tutte le lunghezze d'onda di ogni oscillazione, che come sappiamo, le onde perdendo energia diminuiscono di frequenza e aumentano di lunghezza.

Facciamo un ragionamento in verso opposto di come viaggia l'onda.
Partiamo dall'energia del gravitone (Eg) e arriviamo all'energia iniziale dell'onda.


(4) h, c ed Eg: essendo delle costanti, si possono raggruppare in una costante K.


(5) La costante K, si può portare fuori e moltiplica una Serie armonica (1/i).
La serie armonica è circa uguale al logaritmo naturale di n (numero oscillazioni).


(6) Se abbiamo un'onda che non consuma tutta la sua energia, allora la distanza percorsa è uguale a:
quella che percorrerebbe consumando tutta l'energia (Dmax), meno la distanza percorsa dalla restante energia che ancora ha (Df).

Formula finale per calcolare la distanza percorsa da un'onda elettromagnetica che perde energia emettendo gravitoni.