Musica delle Sfere Cosmiche

AUTORE: Avi Loeb – 8 Febbraio 2026 – Vai all’articolo originale LINK

(Credito immagine: Greg Wyatt)

Siamo tutti familiari con la radiazione cosmica di fondo — la radiazione residua rimasta dalla fase calda e densa dell’universo primordiale. Questa luce antica è originata 400.000 anni dopo il Big Bang. Ma è stato generato qualche suono cosmico così presto?

Sì, c’era.

Nei primi 50.000 anni dopo il Big Bang, la radiazione dominava il bilancio energetico cosmico. La radiazione era in perfetto equilibrio termico con la materia ordinaria, ma presentava piccole perturbazioni a livello di una parte su 100.000. Queste perturbazioni si propagavano come onde sonore. Li osserviamo nel cielo come fluttuazioni di luminosità dello sfondo cosmico a microonde.

Per comprendere i loro schemi nel cielo, immagina un altoparlante puntiforme che ha iniziato a emettere suoni poco dopo il Big Bang. Poiché l’altoparlante è circondato da un fluido di radiazione, il suo suono si propagherebbe a una distanza pari alla velocità del suono in quel fluido moltiplicata per l’età dell’Universo.

Per un fluido di radiazione, la velocità del suono è uguale alla velocità della luce, c, divisa per la radice quadrata di 3. Questo perché un’onda sonora trasporta la pressione aumentata dei fotoni termici che si muovono casualmente in 3 dimensioni. Di conseguenza, la pressione — che è definita come il flusso di impulso dei fotoni lungo una particolare direzione, è uguale a 1/3 della loro densità energetica. La pressione può anche essere scritta come la densità di massa moltiplicata per il quadrato della velocità del suono. Poiché E=Mc², la velocità del suono in un fluido dominato dalla radiazione è 0,58c.

In un qualsiasi momento, t, dopo il Big Bang, il suono dell’altoparlante riempie una sfera attorno ad esso con un raggio di 0,58ct. Circa 400.000 anni dopo il Big Bang, la temperatura della zuppa cosmica di particelle scese sotto i 4.000 gradi Kelvin a causa dell’espansione cosmica. Questo raffreddamento ha permesso agli elettroni e ai protoni di combinarsi in atomi di idrogeno, rimuovendo la nebbia cosmica di elettroni liberi che rendeva l’Universo opaco nei tempi precedenti. Lo sfondo cosmico a microonde è stato disperso per l’ultima volta in quel periodo e porta un’impronta di queste sfere acustiche.

Illustrazione degli orizzonti sonori impressi da un insieme di perturbatori puntiformi sulla distribuzione attuale della materia — come tracciato dalle galassie. (Credito: Gabriela Secara/Perimeter Institute)

Data una serie di altoparlanti cosmici, le fluttuazioni di luminosità della radiazione cosmica dovrebbero essere correlate in una sfera che circonda ciascun altoparlante. Il raggio di ciascuna sfera è pari all’orizzonte acustico, che era circa 0,58 volte 400.000 anni luce quando l’Universo divenne trasparente alla radiazione. Questa scala acustica può essere utilizzata come punto di riferimento per misurare la geometria dell’Universo. È impresso sulle mappe del cielo della radiazione cosmica di fondo così come nella distribuzione della materia, tracciata dalle galassie nell’Universo attuale, costituendo le cosiddette “Oscillazioni Acustiche Baryoniche”.

Il Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ha creato una mappa tridimensionale della distribuzione delle galassie, con la Terra al centro e ogni punto che rappresenta una galassia. (Credito: M. Blanton/SDSS)

Una sezione della mappa tridimensionale delle galassie raccolta nel primo anno del sondaggio Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). La Terra è in basso e ogni punto rappresenta una galassia. (Credito immagine: DESI Collaboration/NOIRLab/NSF/AURA/)

(Credito immagine: Greg Wyatt)

Gli artisti possono vedere questi segnali acustici cosmici come la “Musica delle Sfere.” Questa nozione di Musica Universalis ha avuto origine nell’antica Grecia con Pitagora, che suggerì che i movimenti dei corpi celesti come il Sole, la Luna e i pianeti creano una forma di musica universale. La teoria secondo cui le proporzioni nel cosmo sono matematiche e musicali suggeriva che, sebbene siano inaudibili all’orecchio umano, rappresentano una “armonia divina.” Questa idea influenzò filosofi come Platone o Aristotele e astronomi come Johannes Kepler — che tentò di mappare le orbite planetarie su scale musicali nel suo libro Harmonice Mundi.

(Credito immagine: Greg Wyatt)

In questo saggio, presento quattro straordinarie acquerelli di una serie di sfere celestiali create dall’acclamato artista Greg Wyatt. Queste acquerellate includono affermazioni ispiratrici di Cicerone e John Milton. Questo è il primo di una serie di saggi, in cui Greg e io collaboriamo sull’interfaccia tra arte e scienza. Oggi ho detto a Greg che è un grande privilegio per me averlo come mio tramite per le arti.

(Crediti immagine: Greg Wyatt)

Un fatto poco apprezzato legato all’acustica cosmica è che noi non esisteremmo se l’Universo fosse composto solo da radiazione e materia ordinaria, gli ingredienti menzionati finora nella sinfonia cosmica. Quando questi costituenti si disaccoppiarono 400.000 anni dopo il Big Bang, la diffusione della radiazione levigò tutte le inhomogeneità primordiali della materia ordinaria su scale spaziali molto più grandi delle galassie. Lasciata a se stessa in questo stato uniforme, la materia ordinaria non si sarebbe mai assemblata in galassie come la Via Lattea, all’interno delle quali si formano stelle come il Sole, attorno alle quali emergono pianeti come la Terra, sulla cui superficie potrebbe esistere la vita.

Il motivo per cui questa sequenza di eventi si è effettivamente verificata — permettendo la nostra esistenza 13,8 miliardi di anni dopo, è grazie a un eroe non celebrato: la materia oscura. Questa materia invisibile ha mantenuto la memoria delle inhomogeneità primordiali su scala galattica perché non si accoppia con la radiazione. La condensazione della materia oscura nel nostro vicinato cosmico ha portato alla formazione della galassia della Via Lattea, nella quale la materia ordinaria è stata attratta gravitazionalmente per creare le condizioni necessarie alla nostra esistenza.

Sarebbe opportuno dichiarare un ufficiale “Giorno del Ringraziamento Cosmico,” in cui esprimiamo la nostra gratitudine esistenziale alla materia oscura. Sfortunatamente, non conosciamo ancora la sua identità poiché tutto ciò che abbiamo rilevato finora vicino alla Terra è composto di materia ordinaria. A volte, gli attori invisibili plasmano la nostra storia di origine più di quelli visibili.