Stato attuale della cosmologia

Gratton, Livio

Atti della Accademia Nazionale dei Lincei. Classe di Scienze Fisiche, Matematiche e Naturali. Rendiconti, Tome 83 (1989), p. 361-390 / Harvested from Biblioteca Digitale Italiana di Matematica

Détail

Publié le : 1989-12-01

Bibliographie

[1] Si veda, per es. il discorso introduttivo di Sandage, A. al Simposio di Beijing (China), IAU Symp. 124, A. Hewitt, G. Burbidge and Li Zhi Fang eds., Reidel, 1987, pag. 1 (questo volume sarà citato in seguito brevemente come IAU Symp. 124).

[2] Hubble, E., «Proc. Nat. Ac. Washington», 15, 168, 1929.

[3] Friedmann, A. «Zeitschr. f. Phys.», 10, 377, 1922; ibid., 21, 326, 1924.

[4] Lemaître, G., «Ann. Soc. Scient. Bruxelles», 47A, 49, 1927.

[5] Per questo motivo il modello standard è talora considerato popolarmente come un modello creazionistico. La questione involge problemi filosofici circa la natura del tempo (cosmico) che non possono essere qui discussi. In realtà non si saprebbe come definire il «tempo» in una situazione fisica in cui si ha $T > T_{P}$ se la teoria della Relatività e la teoria quantistica si applicassero contemporaneamente. Si veda in proposito un mio articolo nella rivista l'Astronomia del luglio 1988.

[6] V. per es. Iben, I. and Renzini, A., «Physics reports», 105, 331, 1984. Le ricerche più recenti indicano un'età ancora maggiore, non meno di $16 \cdot 10^{9}$ anni.

[7] V. per es. la mia conferenza: Gratton, L., «Rend. Acc. Lincei Classe S.F.M.N.», Serie VIII, vol. LXXVII, pag. 355, 1985. Per una discussione molto ampia dell'attività corrispondente ai nuclei galattici e alle radiosorgenti, si veda: Begelman, M.C., Blandford, R.D. and Rees, M.J., Theory of extragalactic sources. «Rev. Mod. Phys», 56, 255, 1984.

[8] Sarazin, C.L., X-ray emission from clusters of galaxies. «Rev. Mod. Phys.», 58, 1, 1986.

[9] Tra gli articoli di rassegna più recenti, si veda: Kormendy, J., The structure of dark matter. «Proc. of First Yellow Mountain Summer School on Physics and Astrophysics». Origin, Structure and Evolution of Galaxies, Li Zhi Fang ed., Singapore, World Scientific Pub. Co. in press.

[10] Faber, S.M. and Gallagher, J.S., «Ann. Rev. Astron. and Astroph.», 17, 135, 1979.

[11] Burton, W.B., in «Galactic and extragalactic Radioastronomy», G.L. Verschuur and K.I. Kellermann eds., Springer Verlag, in press.

[12] $M_{0} = 2 \cdot 10^{33} g$ è la massa del Sole, impiegata sempre come unità di massa dei corpi celesti.

[13] Hartwick, F.D.A. and Sargent, W.L.W., «Astroph. J.», 221, 512, 1978.

[14] Bahcall, J.N. and Tremaine, S., «Astroph. J.», 244, 805, 1981; Van Den Bergh, S., «Publ. A.S. Pac.», 93, 428, 1981.

[15] Peebles, P.J.E., Physical Cosmology, Balian et al. eds., North Holland, Amsterdam, pag. 231.

[16] V. per es. Lynden-Bell, D., in Astrophysical Cosmology, H.A. Brück, G.A. Coyne and M.S. Longair eds., Pont. Ac. Sc. - Scripta varia n. 48, pag. 86, 1981.

[17] $L_{0} = 4 \cdot 10^{33} erg/s$ è la luminosità del sole.

[18] Fabricant, D., Lecar, M. and Gorenstein, P., «Astroph. J.», 241, 552, 1980; Fabricant, D. and Gorenstein, P., «Astroph. J.», 267, 535, 1983; Matilsky, J., Jones, C. and Forman, W., «Astroph. J.», 291, 621, 1985.

[19] Sarazin, C.L., nota citata.

[20] De Vaucouleurs, G., «Vistas in Astronomy», 2, 1584, 1956.

[21] De Vaucoulers, G., «Publ. A.S. Pac.», 83, 113, 1971.

[22] Peebles, P.J.E., The large-scale structure of the Universe, Princeton, University Press, 1980. | MR 647948

[23] Oort, J.H., «Ann. Rev. Astron. Astroph.», 21, 373, 1983. Si veda anche Chincarini, G. and Vettolani, G., «I.A.U. Symp.», 124, pag. 275.

[24] Bahcall, N.A. and Soneira, R.M., «Astroph. J.», 277, 27, 1984.

[25] Shandarin, S.F., Doroshkevich, A.G. and Zel'Dovich, Y.A.B., «Sov. Phys. Usp.», 26, 46, 1983.

[26] De Lapparent, V., Geller, M.J. and Huchra, J.P., «Astroph. J.», 302, L21, 1986.

[27] M.P. HAYNES and R. GIOVANELLI, «Astroph. J.», 306, L59, 1986.

[28] Kirschner, R.P., Oemler, A. and Schechter, P.L., «Astroph. J.», 248, L57, 1981.

[29] La galassia più lontana, di cui è stata finora misurata la velocità (Djorgovski, G., Spinrad, H., Mccarthy, P. and Strauss, M.A., «Astroph. J.», 209, L1, 1985) ha un redshift z = 3.218, ma questa è stata scelta per la misura, perché si trova molto vicina ad una quasar con cui è presumibilmente associata. Per valori di z così grandi l'equazione (10) non è più valida; impiegando l'equazione esatta, si trova che z = 3.218 corrisponde ad una velocità di 268000 km/s, quasi 0.9 volte la velocità della luce!

[30] Spinrad, H., «Pub. A.S. Pac.», 98, 269, 1986; «I.A.U. Symp.», n. 124, pag. 129.

[31] V. per es.: Kellermann, K.I. and Wall, J.V., «I.A.U. Symp.», 124, pag. 545.

[32] V. per es. Schmidt, M. and Green, R., in Astrophysical Cosmology, H.A. Brück, G.A. Coyne and M.S. Longair eds., Pont. Ac. Sc. - Scripta varia n. 48, pag. 281, 1981.

[33] Osmer, P.S., «Astroph. J.», 253, 28, 1982; i risultati più recenti suggeriscono però che non si tratta di un vero e proprio «taglio» nella distribuzione delle quasar in funzione del redshift, ma piuttosto di una diminuzione graduale del loro numero, a partire da z = 3 (Schmidt, M., «IAU Symp.», 124, pag. 619).

[34] Chu, Y. and Fang, L.Z., «IAU Symp», 124, pag. 627.

[35] Wall, J.V., The early Universe - An observer view. «Proc. of the Summer School at Pearson College», R. Obs. Greenwich, prepr. n. 50 , 1986.

[36] Vedi Canizares, C.R., «IAU Symp.», 124, pag. 729 ed anche altre note allo stesso simposio.

[37] V. per es. Aaronson, M., Huchra, J. and Mould, J., «Astroph. J.», 229, 1, 1979.

[38] La bibliografia è troppo vasta per essere qui riportata; si veda: Tamman, G., «IAU Symp.», 124, pag. 151, avvertendo, per dovere di imparzialità, che la discussione ivi contenuta non è del tutto corretta, benché le conclusioni coincidano con quelle qui sostenute.

[39] Si veda, per es. Malmquist, K.G., «Lund Medd.», Ser. II, n. 22, 1920 e, per una trattazione moderna, Spaenhauer, A.M., «Astr. and Astroph.», 65, 313, 1978.

[40] Kraan-Korteweg, R.G., Cameron, L.M. and Tammann, G.A., preprint.

[41] Il modulo di distanza di un oggetto celeste di magnitudine apparente $m$ e magnitudine assoluta $M$ è $$m-M = 5 \log r - 5$$ essendo $r$ la distanza in pc.

[42] Gratton, L., risultato presentato al convegno Linceo sulla Dinamica delle galassie (maggio 1988).

[43] Tammann, G., «I.A.U. Symp.», 124, pag. 151.

[44] Bruzual, G., «Astroph. J.», 273, 105, 1983; Spectral Evolution of Galaxies, C. Chiosi e A. Renzini, eds., Reidel, 1986, pag. 263.

[45] Spinrad, H., «IAU Symp.», 124, pag. 129.

[46] Penzias, A.A. e Wilson, R.W., «Astroph. J.», 142, 419, 1965.

[47] Partridge, R.B., Observations of the microwave background. «Proc. of the Vatican Conf. held in Castel Gandolfo», July 1-9, 1985. W.R. Stoeger, S.J. ed., pag. 173; «IAU Symp.», 124, pag. 31.

[48] Vedi R.B. PARTRIDGE, note citate. Un termine a carattere quadripolare, annunciato dal gruppo del Prof. Melchiorri è ancora in discussione; vi sono indicazioni che, se presente, questo termine dovrebbe dipendere dalla frequenza della radiazione e, in tal caso, sarebbe probabilmente di origine galattica (v. Halpern, M., «IAU Symp», 124, pag. 67).

[49] Tammann, G. and Sandage, A., «Astroph. J.», 294, 81, 1985.

[50] Dressler, A., Faber, S.M., Burstein, D., Davies, R.L., Lynden-Bell, D., Terlevich, R. and Wegner, B., «Astroph. J.», 313, L42, 1987.

[51] Dressler, A., «Astroph. J.», 329, 519, 1988.

[52] Rowan-Robinson, M., «IAU Symp.», 124, pag. 229; Fabbri, R. e Natale, V., 2nd National Conference on Infrared Astronomy. «Mem. S.A.It.», 58, 333, 1987.

[53] Shaver, P.A., «Nature», 326, 773, 1987.

[54] Davies, R.D., Lasenby, A.N., Watson, R.A., Daintree, E.J., Hopkins, J., Berckman, J., Sanches-Almeida, J. and Rebolo, R., «Nature», 326, 462, 1987. Tutte le osservazioni anteriori avevano sempre dato risultati negativi (ampiezza delle fluttuazioni minori di $10^{-4}$.

[55] Wagoner, R.V., Fowler, W.A. and Hoyle, F., «Astroph. J.», 148, 3, 1967; per discussioni aggiornate, con ampia bibliografia, v. Boesgaard, A.M. and Steigman, G., «Ann. Rev. Astron. Astroph.», 23, 319, 1985; Steigman, G., Modem Cosmology: the Particle Physics connection. «Proc. of the Vatican Conf. held in Castel Gandolfo», July 1-9, 1985. W.R. Stoeger, S.J. ed., pag. 149, e Audouze, J., «IAU Symp.», 124, pag. 89.

[56] In queste considerazioni è d'uso indicare la temperatura $T$ mediante l'energia media $kT$ delle particelle, espresse in elettron volt: $$1 ev = 11605 K,\quad 1 Mev = 1.16 \cdot 10^{10} K, \quad 1 Gev = 1.16 \cdot 10^{13} K.$$

[57] Nel plasma, prima della ricombinazione, naturalmente non si ha creazione di fotoni, perché lo scambio di energia tra materia e radiazione è dovuto a pura diffusione.

[58] Sakharov, A.D., «Pis'ma Zh. Exp. Theor. Phys.», 5, 32, 1967.

[59] Si indicano con X i bosoni mediatori (quanti) del campo grand-unificato (forte + elettro-debole). Nella cosiddetta teoria minima di Georgi e Glashow si postulano 24 bosoni X, 12 dei quali al momento della rottura della grande simmetria acquistano una massa propria uguale all'energia di rottura divisa per $c^{2}$ e si disintegrano immediatamente; gli altri 12 acquistano le proprietà degli 8 gluoni (quanti del campo forte) e dei 4 quanti del campo elettro-debole. Al momento della rottura della simmetria elettro-debole, 3 quanti acquistano una massa di circa 1 Gev (bosoni $W^{+}$, $W^{-}$ e $Z$), divenendo i mediatori del campo debole, e l'ultimo (il fotone) rimane senza massa e senza carica elettrica e diviene il mediatore del campo elettrodinamico. Oggi, la teoria minima non sembra accettabile (soprattutto perché predice una vita media troppo breve del protone), tuttavia essa viene impiegata nelle considerazioni cosmologiche, nella speranza che le indicazioni che se ne ricavano siano giuste almeno qualitativamente.

[60] V. per es. Fiorini, E., First ESO-CERN Symposium, pag. 81, 1983, Ginevra.

[61] V. per es. Guth, A., «Phil. Trans. R. Soc. London», A307, 141, 1982; Nanopoulos, D., First ESO-CERN Symposium, Geneva, 1983, pag. 349. Una trattazione molto più ampia si trova in Brandenberger, R.H., Quantum field theory methods and inflationary universe models. «Rev. Mod. Phys.», 57, 1, 1985.

[62] De Sitter, W., «Monthly Not. R.A.S.», 78, 7, 1917. Nel modello di de Sitter la densità è supposta nulla e l'espansione è governata dal termine cosmologico introdotto da Einstein nelle sue equazioni del campo gravitazionale per ragioni non del tutto convincenti; questo termine per suggerimento dello stesso Einstein e di de Sitter fu supposto nullo in quasi tutti i modelli cosmologici successivi. Nella teoria inflazionaria la densità di energia del vuoto equivale al termine cosmologico. Il fattore di scala R (che non appare esplicitamente nell'elemento lineare dello spazio-tempo di de Sitter) viene messo in evidenza da una trasformazione di coordinate dovuta a Robertson, («Phyl. Mag.», V, 835, 1928) ed a Weyl, («Phyl. Mag.», IX, 936, 1930).

[63] V. per es. la nota citata di Brandenberger.

[64] V. per es. Linde, A.D., «Comm. Astroph.», 10, 229, 1985; Nanopoulos, D.V., «Comm. Astroph.», 10, 219, 1985.

[65] V. per es. Blumenthal, G.R., Faber, S.M., Primack, J.R. and Rees, M.J., «Nature», 311, 517, 1984; Silk, J., «IAU Symp.», 124, pag. 391; Dekel, A. and Rees, M.J., «Nature», 327, 455, 1987.

[66] Hut, P. and White, S.D.M., «Nature», 310, 637, 1984.

[67] V. per es. Kibble, T.W.B., «Physics Reports», 67, 183, 1980; Hogan, C.J. and Rees, M.J., «Nature», 311, 109, 1984; Vilenkin, A., «Physics Reports», 121, 263, 1985.