I cosmologi sono come dei maghi affascinanti che deterrebbero le chiavi dell'Universo. Nel mondo scientifico, fanno parte di quei rari ricercatori che, con i paleoantropologi e gli archeologi, possono rispondere a numerose domande da parte di chiunque sulle origini dell'Umanita'. “Da dove veniamo?”. “Che cos'e' il Big Bang?”, “C'era qualcosa prima?”, fanno parte delle domande che si pongono a loro piu' frequentemente. Ma, in rapporto ai paleoantropologi e archeologi che, per definizione, hanno i piedi ancorati nel passato, i cosmologi possono rispondere ad un'altra domanda moltissimo affascinante, quella del nostro destino. Allo stesso modo in cui si calcola il passato dell'Universo descrivendo lo scenario del Big Bang, essi possono determinare il suo futuro. Cosa succede se si applicano le leggi della fisica ai prossimi miliardi di anni?
Bisogna cominciare con l'interessarsi all'aspetto piu' fragile, il nostro piccolo angolo di Universo. Da qui a 2-3 miliardi di anni, la nostra galassia, la Via Lattea, si fonderanno o cominceranno a fondersi coi propri vicini, le Piccole e Grandi Nuvoe di Magellano e soprattutto la galassia di Andromeda. Considerate le distanze enormi che separano le stelle le une dalle altre, con un po' di fortuna questo non dovrebbe avere troppe conseguenze sul nostro Sole e la sua corte di Pianeti.
Di conseguenza, tra 4 o 5 miliardi di anni, la nostra stella entrera' nell'ultimo stadio della sua evoluzione. Avendo consumato l'idrogeno situato nel suo cuore, l'astro dei nostri giorni sara' scosso da una corta serie di sobbalzi destinati a trovare altre fonti di “carburante” per le sue reazioni termonucleari. Diventera' come un pallone gonfiato per trasformarsi in un gigante rosso, deglutendo Mercurio e Venere al passaggio. Molto vicino alla superficie solare, la Terra diventera' una fornace infernale dove la temperatura sulla sua superficie andra' oltre i 700 gradi centigradi. Poi il Sole buttera' una parte della sua sostanza nello spazio per trasformarsi in un nano bianco, una cadavere di stella inattiva ma ancora calda.
Tre scenari
Ma il cosmo non morira' grazie a questa minuscola polvere che e' la Terra. I cosmologi sanno bene che 5 miliardi di anni, non e' che una realta'.... a breve termine, L'avvenire dell'Universo si giochera' con molti piu' zero nel conto degli anni. Per quello che accadra' dopo, i ricercatori hanno per molto tempo esitato su tre scenari, non sapendo bene come l'espansione dell'Universo rischiava di comportarsi. Cioe' -primo caso di scenario- la gravita' prevaleva e l'espansione si trasformava in contrazione. Alla fine del conto, il cosmo si avvizziva sempre piu' velocemente terminando nell'Universo del Big Bang, un Big Crunch, un crollo totale dello spazio, della materia e del tempo in un punto. Cioe' -seconda possibilita'- la gravita' rallentava l'espansione dell'Universo sempre piu', ma senza mai poter invertire il movimento e il cosmo conosceva un invecchiamento lungo e tranquillo, in un paesaggio quasi immodificato, che attende semplicemente che tutte le sue risorse si esauriscano. Cioe' -terzo ed ultimo scenario- la gravita' cessa di esistere e l'espansione dell'Universo si accelerava.
Si sa, dal 1998, che questo scenario sta per cominciare, sotto l'azione di una misteriosa energia-ombra ad effetto repulsivo. Come si puo' tradurre questo? In un primo tempo non succedera' niente di particolare. Le galassie del Gruppo locale (che include la Via Lattea e la galassia di Andromeda) continueranno a fondersi lentamente, le une con le altre. Le nuvole del gas presente nelle galassie, riseminate in elementi pesanti grazie all'esplosione di stelle morenti, continueranno a contrarsi per creare nuove stelle e dei nuovi sistemi planetari. Le stelle piu' piccole non necessitano di grandi quantita' di materia per formarsi e hanno una durata vitale di diverse migliaia di miliardi di anni, e passeranno circa 100.000 miliardi di anni prima di arrivare alla fine di quello che gli astrofisici chiamano l'era stellare, in cui noi siamo entrati circa 100 milioni di anni prima del Big Bang.
Poco a poco il cielo si oscurera'. Questo accadra' in modo insidioso. In virtu' dell'espansione accelerata del cosmo, tutte le galassie con le quali la futura super-Via lattea non avra' alcun legame gravitazionale, usciranno una ad una dal nostro campo visivo, finendo fuori dell'Universo che si puo' osservare. Poi, le stelle della galassia moriranno le une dopo le altre e sembrera' come se si soffiano lentamente tutte le candeline di una gigantesca torta di compleanno. Con l'eccezione delle nane brune, queste stelle abortite che non hanno atteso la massa critica per innescare in esse il fuoco termonucleare, tutti gli altri oggetti massivi della galassia, diventeranno dei cadaveri di stelle: nani bianchi per i piu' caldi, nani neri per i piu' freddi, stelle a neutroni, buchi neri.
I buchi neri si evaporano
Si puo' credere che non ci sia piu' guerra d'evoluzione possibile, ma, come accade coi cadaveri di animali, esistono degli spazzini cosmici: questi sono i buchi neri. Nelle galassie, le stelle, anche se morte, continuano a muoversi, ad incrociarsi ed a perturbare le traiettorie dei loro vicini. Alcune finiscono per essere gettate mentre altre si avvicinano al centro galattico, dove troneggi generalmente un buco nero supermassivo. Piu' il tempo passa, piu' questo fenomeno si accelera. Sempre di piu' degli astri errano nel vuoto intergalattico e i buchi neri centrali si ingrossano.
Secondo alcuni ricercatori, tutto questo avra' un tempo perche' ne' la materia ne' i buchi neri sono immortali. Tra circa 10 milioni di miliardi di miliardi di miliardi di anni (un “1” segue 34 zero, che diventa 1034), i protoni situati nelle pietre atomiche cominceranno a disintegrasi in pezzi piu' piccoli. Come i neutroni solitari hanno una speranza di vita di circa dieci minuti, la materia delle stelle di neutroni, dei nani bruni, bianchi o neri, si disgregheranno. Non restera' altro che i buchi neri.
Si e' soliti dire che nulla ne verra' fuori, neanche la luce. In realta', un irradiamento straordinariamente debole, nato da fluttuazioni microscopiche, ne verra' fuori. Porta il nome del cosmologo britannico Stephen Hawking che lo ha predetto. In tempi normali, questo fenomeno non si puo' vedere perche' il buco nero assorbe molto piu' di quanto emette. Ma, una volta circondato dal vuoto, il buco nero non potra' fare niente altro che evaporare lentamente.. Cosi' lentamente che occorreranno probabilmente piu' di 10100 anni (un “1” seguito da 100 zero!) a tutti i buchi neri dell'Universo per restituire la loro massa sotto forma di raggi Hawking.
Il grande strappo
Il cosmo entrera' allora nell'eta' delle tenebre. A partire da questo momento molto lontano, non conterra' nient'altro che la materia nera -che conta attualmente per il 27% del contenuto dell'Universo e di cui si ignora la natura-, delle particelle immortali come gli elettroni e le loro antiparticelle e dei fotoni, dei grani di energia. Questo stato e' quello della morte termica dell'Universo, immaginato da Lord Kelvin, fisico britannico della meta' del XIX secolo.
Uno scenario alternativo a questa lunga agonia e' stato immaginato nel 2003 da tre ricercatori americani, Robert Caldwell, Marc Kamionkowski e Nevin Weiberg. Non e' meno drammatico ma ha il merito di accorciare le sofferenze cosmiche. Questa ipotesi del “big rip” (ndr la grande lacrima), si appoggia sull'idea che l'energia nera aumenta nel corso del tempo e che Pierre Barthélémy l'accelerazionePierre Barthélémy dell'espansione dell'Universo.. si acceleri. Come lo riassume il cosmologo francese Jean-Pierre Luminer nel “Le destin et l'Inivers”, “tutta la materia dell'Universo, anche gli atomi, sara' strappata grazie alla dilatazione dello spazio. Secondo lo scenario piu' pessimista, questo avvenimento si produrra' in 22 miliardi di anni )...). Circa 60 milioni di anni prima del big rip, la gravita' sara' troppo debole per mantenere la coesione della nostra galassia, che si disperdera': tre mesi prima del big rip, il sistema solare sara' strappato; negli ultimi minuti, stelle e pianeti saranno triturati, e 10-19 secondi prima, gli atomi e le pietre saranno distrutti, lasciando un Universo vuoto e senza alcuna struttura”.
Per il momento, niente lascia supporre che l'energia nera aumentera' cosi', e questo scenario rimane speculativo. Tanto meno, proprio come quello della morte termica dell'Universo, esso ha il merito di mostrare che la materia e lo spazio non sono delle nozioni intangibili alle quali ci ha abituato la vita al nostro livello umano.

(articolo di Pierre Barthélémy, pubblicato sul quotidiano Le Monde del 16/09/2016)