Astronomia Extra-Galattica e Cosmologia
Astronomia extragalattica è una branca dell'astronomia che si interessa dello studio degli oggetti non appartenenti alla nostra galassia. Essa è una scienza relativamente recente, nata dopo la scoperta, da parte di Edwin Hubble che Andromeda è una galassia, analoga alla nostra, localizzata al di fuori di essa. Studi successivi mostrarono che le galassie non sono isolate ma tendono a raggrupparsi formando i cosiddetti Gruppi di Galassie, costituiti da decine di galassie, gli Ammassi di galassie costituiti da centinaia o migliaia di componenti ed i Super Ammassi di galassie. Più recentemente è stato mostrato che la struttura dell’Universo su larga scala ha una struttura di tipo spugna, le cui parti vuote sono i cosiddetti Voids, la superficie è costituita da Filamenti formati da ammassi di galassie e dai Walls, uno dei più noti essendo il Great Wall. Il potenziamento dei telescopi ha portato a permettere l’osservazione di oggetti formatisi diverse centinaia di milioni di anni dopo il Big Bang e fare una distinzione tra astronomia extragalattica delle regioni lontane e quelle vicine. Tra quest’ultime abbiamo l’Ammasso Locale, gli oggetti localizzati in regioni lontane sono, ad esempio, i quasars ad alto redshift. Per quanto riguarda la cosmologia, essa è la scienza che ha come oggetto di studio l'universo nel suo insieme, del quale tenta di spiegare in particolare origine ed evoluzione.
L’universo oscuro: materia ed energia oscura
Docenti: Antonino Del Popolo
È oggi noto che l’Universo che osserviamo è costituito solo in piccola parte, circa il 5% di materiale barionico, il restante 95% è costituito da materia di cui non abbiamo quasi nessuna informazione: la materia oscura che costituisce circa il 27% della massa-energia dell’Universo e l’energia oscura che ne costituisce circa il 68%. La materia oscura è un'ipotetica componente di materia che non emette radiazione elettromagnetica e sarebbe attualmente rilevabile solo in modo indiretto attraverso i suoi effetti gravitazionali. La sua rivelazione è stata tentata in diverse maniere: a. detezione diretta, osservando il rinculo del nucleo di un materiale interagente con la materia oscura; b. detezione indiretta, mediante lo studio dei prodotti di decadimento della materia oscura; c. produzione in acceleratori di particelle. La materia oscura non è mai stata rivelata, fino ad oggi. L'energia oscura è invece un'ipotetica forma di energia non direttamente rilevabile, diffusa omogeneamente nello spazio, che potrebbe giustificare, tramite una grande pressione negativa, l'espansione accelerata dell'universo. La sua originaria scoperta è legata all’emissione delle Supernove di tipo Ia. Nonostante le molteplici ipotesi, ad oggi non è noto di cosa sia costituita l’energia oscura.
L'universo primordiale
Docenti: Giuseppe Puglisi
Indagare la radiazione cosmica di fondo (CMB) e l'inflazione cosmica ci permette di scrutare direttamente l'alba del nostro universo, decifrando gli indizi impressi nei suoi primissimi istanti per comprendere la sua composizione ed evoluzione. Lo studio dettagliato delle anisotropie nel CMB offre una finestra unica sulle fluttuazioni quantistiche primordiali che hanno innescato la formazione delle grandi strutture cosmiche, mentre l'inflazione fornisce il quadro teorico per spiegare l'omogeneità e l'isotropia osservate. Comprendere i meccanismi dell'inflazione e le proprietà del CMB non solo risponde a domande fondamentali sull'origine e il destino del nostro universo, ma apre anche nuove frontiere nella fisica teorica, con potenziali implicazioni per la natura dello spazio-tempo e delle interazioni fondamentali.
