Quanto è grande l’Universo? E qual è la sua forma?

L'Universo osservabile si estende per 92 miliardi di anni luce e contiene forse 2.000 miliardi di galassie. Ma i cosmologi non si sono certamente accontentati e si sono chiesti quanto dell'Universo effettivamente riusciamo ad osservare

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Quanto è grande l'Universo? E qual è la sua forma?

Nel corso della storia i pensatori hanno stabilito che il mondo doveva avere determinate dimensioni. Già due millenni fa, pensatori e filosofi ritenevano l’Universo finito, immutabile ed eterno.

Quattrocento anni fa Galileo Galilei puntò il suo telescopio verso il cielo e scoprì innumerevoli stelle nella fascia della Via lattea. Quel giorno il nostro Universo crebbe a dismisura.

Trecento anni dopo, i confini si sono spostati ancora verso distanze per molti inimmaginabili. Grazie a nuovi e potenti telescopi gli astronomi hanno scoperto che la nostra galassia è una tra centinaia di miliardi di galassie che si allontanano l’una dall’altra in una immensa regione buia e fredda.

Le dimensioni dell’Universo

Dopo quelle scoperte gli scienziati, grazie a telescopi e radiotelescopi sempre più grandi ed avanzati, hanno calcolato che l’Universo osservabile si estende per 92 miliardi di anni luce e contiene 2.000 miliardi di galassie. Ma i cosmologi non si sono certamente accontentati e si sono chiesti quanto effettivamente riusciamo ad osservare e quanto rimane nascosto ai nostri più potenti strumenti.

“L’universo è sempre stato leggermente più grande di quello che possiamo vedere”, afferma Virginia Trimble dell’Università della California.



Purtroppo costruire strumenti di osservazione più grandi e potenti non ci aiuterà a capire quanto è esteso l’Universo. “I telescopi osservano solo l’osservabile. Non si può vedere indietro nel tempo oltre l’età dell’universo e nemmeno oltre in posti da cui la luce non è a<ncora arirvata fino a noi”, spiega il cosmologo vincitore del premio Nobel John Mather del Goddard Space Flight Center della NASA, che è anche il capo del team di scienziati cui è affidato il James Webb Space Telescope. “Quindi siamo totalmente limitati. Abbiamo già visto fin dove è possibile”.

Ai margini, vediamo il bagliore residuo del Big Bang, la cosiddetta radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB). Ma questo non è un confine. Il nostro cosmo continua. Potremmo non sapere mai fino a che punto esso è esteso.

I cosmologi hanno tentato di risolvere il problema dell’estensione dell’Universo calcolandone la forma, un po’ come Erastotene calcolò con la trigonometria le dimensioni della Terra.

Che forma ha l’Universo?

In teoria, il nostro Universo può avere una delle tre possibili forme raffigurate nell’immagine di copertina, ciascuna dipendente dalla curvatura dello spazio stesso: a forma di sella (curvatura negativa), sferica (curvatura positiva) o piatta (nessuna curvatura).

Quanto è grande l'Universo? E qual è la sua forma?

Pochi ritengono che l’Universo abbia la forma di una sella, tuttavia un cosmo sferico ha senso per noi terrestri. La Terra è approssimativamente sferica, così come il Sole, la Luna e i pianeti. Un Universo sferico permetterebbe di navigare in qualsiasi direzione e ritornare al punto di partenza, proprio come fece l’equipaggio di Ferdinando Magellano quando circumnavigò il globo terrestre.

Questo modello di Universo fu definito dal geniale fisico Albert Einstein un “universo finito ma illimitato”.

Alla fine degli anni ’80, una serie di telescopi orbitanti realizzati per studiare la radiazione cosmica di fondo (CMB) ha effettuato misurazioni sempre più precise, dimostrando che lo spaziotempo non mostra nessuna curvatura. Il cosmo sembra piatto fino ai limiti di ciò che gli astronomi possono misurare: se è una sfera, è una sfera così grande che fin dove possiamo guardare non è evidente alcuna curvatura.

“Per quanto possiamo vedere, il cosmo02 è piatto come un [infinito] foglio di carta“, dice Mather. “potresti continuare a muoverti infinitamente lontano in qualsiasi direzione e l’universo sarebbe lo stesso, più o meno”. Sarebbe impossibile arrivare ai confini dell’universo, troveremo sempre nuove galassie.

Questa spiegazione è accettata dalla gran parte degli astronomi. Un Universo piatto è in accordo con le osservazioni e con la teoria, per questo è al centro della cosmologia moderna.

Il problema è che, a differenza di un Universo sferico, uno piatto può essere infinito o finito. E non c’è un vero modo per capire la differenza. “Cosa potresti cercare per vedere se è infinito?” Dice Trimble. “Nessuno lo sa bene”.

Gli astronomi sperano che una risposta possa venire dalla teoria, dall’ideazione di un modello che possa in qualche modo offrire una prova indiretta. Ad esempio, il modello standard della fisica ha previsto l’esistenza di numerose particelle, come il bosone di Higgs, anni prima che fossero effettivamente scoperte. Eppure i fisici presumevano che quelle particelle fossero reali.

“Se disponi di una buona descrizione di tutto ciò che hai osservato finora e prevede che qualcosa sia vero, allora ti aspetti che lo sia”, afferma Trimble. “È così che la maggior parte degli scienziati pensa a come funziona la scienza.”

Fonte: Discover Magazine

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