Il Principio Cosmologico (PC) è il principio basilare di tutti i modelli cosmologici standard. Il PC può essere riassunto da due principi di invarianza spaziale.
La prima invarianza è l'isomorfismo per traslazioni, l'omogeneità dell'Universo. Nel regno della cosmologia, l'omogeneità corrisponde a pensare le galassie, e più in generale la massa, distribuite uniformemente nell'Universo. Questa uniformità risulta indipendente dalla posizione che si sceglie per fare le osservazioni. Quindi una traslazione da una galassia ad un'altra lascerebbe invariata la distribuzione galattica osservata.
Il secondo principio è l'isomorfismo per rotazioni, l'isotropia dell'Universo. Una maniera semplice di illustrare il concetto di isotropia è quella di dire che non esistono direzioni privilegiate nello spazio, come il Nord o il Sud. L'isotropia implica evidentemente l'omogeneità, ma non è vero il viceversa.
I concetti di omogeneità e isotropia possono apparire contraddittori se confrontati alle osservazioni locali. La Terra e il sistema solare non sono nè omogenei nè isotropi. La materia si addensa per formare oggetti come galassie, stelle e pianeti (con scale caratteristiche che variano tra alcuni kpc e l'U.A.)1.1 separati da zone di vuoto, pur tuttavia quando le osservazioni coprono ``grandi scale'' (
1000Mpc) le galassie appaiono distribuite uniformemente in accordo al PC.
La prova sperimentale dell'isotropia e dell'omogeneità si è cercata in molte maniere. La più convincente è stata l'osservazione della ``radiazione cosmica di fondo'' (CBR)1.2. Nel modello cosmologico standard, conosciuto come modello del Big Bang, l'Universo si espande a partire da una singolarità con densità e temperatura infinite per raffreddarsi successivamente e permettere la combinazione dei nucleoni e quindi la formazione degli atomi. Circa 300.000 anni dopo il Big Bang, la radiazione si disaccoppia dalla materia e continua la sua fuga alla velocità della luce. La radiazione ``fossile'' continua a raffreddarsi fino al tempo attuale e viene osservata come CBR. Ogni osservazione della CBR dà un'immagine della distribuzione di massa dell'Universo all'età di 300.000 anni. La temperatura della CBR, predetta teoricamente negli anni 50 da Gamow [1952], non fu presa seriamente in considerazione finché nel 1964 Penzias e Wilson [Penzias & Wilson, 1965], in maniera fortuita, la rivelarono come una radiazione di corpo nero a circa 3K. La CMB 1.3 trovata da Penzias e Wilson è uniforme (omogenea) in tutte le direzioni (isotropa) e quindi offre la prova sperimentale dell'isotropia e omogeneità dell'Universo. Le misurazioni attuali della CBR (vedi Figura 1.1) offrono un test convincente dell'omogeneità dello spazio, l'uniformità è al meglio di uno su 105, questo suggerisce che l'Universo è omogeneo e isotropo ad un alto grado di accuratezza.
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