L’Universo osservabile: solo una piccola frazione delle conseguenze del Big Bang

Nell'universo osservabile esiste una tale abbondanza di galassie che, in linea di principio, ogni punto del cielo contiene parte di una galassia

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Sbalordisce il fatto che oltre il 90% delle galassie nell’Universo osservabile debba ancora essere studiato. Chissà cosa troveremo quando osserveremo queste galassie con la prossima generazione di telescopi“, afferma l’astronomo Christopher Conselice, che ha guidato il team del 2016 che ha scoperto che ci sono dieci volte più galassie nell’universo di quanto si pensasse in precedenza, e uno spazio ancora più ampio alla ricerca di vita extraterrestre.

Galassie deboli dell’universo primordiale

Da quel momento, ci sono stati vari studi che hanno confermato che ci sono più galassie deboli nell’universo lontano di quanto pensassimo inizialmente. Ciò include studi che hanno utilizzato il telescopio spaziale Hubble per esaminare le galassie più deboli che possiamo rilevare utilizzando la capacità di ingrandire le galassie distanti attraverso un effetto chiamato lente gravitazionale“, ha scritto Conselice in una intervista via e-mail al sito The Daily Galaxy.

In modo simile, gli studi sulla quantità di luce diffusa nell’universo mostrano che c’è almeno un fattore di due in più di luce nell’universo di quanto pensassimo. Non sappiamo di cosa sia fatta questa luce, ma è probabile che siano queste galassie mancanti che non abbiamo ancora rilevato”.

“Presto verrà lanciato il James Webb Space Telescope e la grande apertura di questo telescopio ci consentirà di sondare le singole galassie più in profondità di prima e ci fornirà osservazioni di questo 90% di galassie mancanti. Fino ad allora non siamo ancora sicuri di quale sia la stragrande maggioranza delle galassie dell’universo“.

Immagini dell’universo osservabile dal campo profondo di Hubble

Il team del 2016 utilizzando i dati dei telescopi spaziali Hubble della NASA/ESA e di altri telescopi ha eseguito un accurato censimento del numero di galassie nell’universo osservabile. L’immagine stessa è stata prodotta dalla Frontier Fields Collaboration (uno sforzo congiunto tra i telescopi spaziali Hubble, Spitzer e Chandra della NASA) consentendo agli scienziati di rilevare galassie fino a 100 volte più deboli di quelle catturate in modo indipendente in precedenza.



Una delle più fondamentali incognite conosciute in astronomia è il numero di galassie contenute nell’universo. Le immagini di Hubble Deep Field (il famoso campo profondo di Hubble che vedete nell’immagine di copertina), catturate a metà degli anni ’90, hanno rivelato un numero incalcolabile di deboli galassie. È stato stimato che l’Universo osservabile contenga da 100 a 200 miliardi di galassie.

Il team internazionale, guidato da Conselice, ha dimostrato che questa cifra è almeno dieci volte troppo bassa. Hanno  raggiunto questa conclusione utilizzando immagini dello spazio profondo di Hubble, dati del lavoro precedente del suo team e altri dati pubblicati.

Hanno faticosamente convertito le immagini in 3D, al fine di effettuare misurazioni accurate del numero di galassie in diversi momenti della storia dell’Universo, utilizzando, inoltre, nuovi modelli matematici che hanno permesso loro di dedurre l’esistenza di galassie che l’attuale generazione di telescopi non può osservare.

Ciò ha portato alla sorprendente realizzazione che, affinché i numeri si sommassero, circa il 90% delle galassie nell’Universo osservabile sono in realtà troppo deboli e troppo lontane per essere viste.

Energia oscura

Poiché l’attrazione gravitazionale è sopraffatta da una misteriosa forza latente nello spazio vuoto, chiamata dagli astronomi energia oscura, che allontana le galassie l’una dall’altra, tutto ciò che la specie umana potrà vedere tra cento miliardi di anni, saranno galassie e stelle morenti del nostro Gruppo Locale.

Ma questi, dice l’astronomo Martin Rees in On the Future, “potrebbero continuare per trilioni di anni, tempo sufficiente, forse, perché la tendenza a lungo termine dei sistemi viventi acquisisca complessità ed ‘entropia negativa'”.

“Tutti gli atomi che un tempo erano nelle stelle e nei gas potrebbero essere trasformati in strutture intricate come un organismo vivente o un chip di silicio, ma su scala cosmica, sullo sfondo che si oscura, ci saranno i protoni che decadono, particelle di materia oscura che si annichiliscono e lampi occasionali quando i buchi neri evaporano; poi seguirà il silenzio”.

Possiamo vedere solo un numero finito di galassie perché c’è un orizzonte, un guscio intorno a noi, che delinea la massima distanza dalla quale la luce può raggiungerci. Ma quel guscio, osserva Rees, “non ha più significato fisico del cerchio che delinea il tuo orizzonte se sei in mezzo all’oceano“.

Formazione dall’alto verso il basso della struttura nell’universo osservabile

Nell’analizzare i dati, il team ha guardato più di 13 miliardi di anni nel passato. Questo ha mostrato loro che le galassie non sono distribuite uniformemente nella storia dell’Universo.

In effetti, sembra che ci fosse un fattore di 10 galassie in più per unità di volume quando l’Universo aveva solo pochi miliardi di anni rispetto a oggi. La maggior parte di queste galassie erano relativamente piccole e deboli, con masse simili a quelle delle galassie satellite che circondano la Via Lattea.

Questi risultati sono una potente prova che un’evoluzione significativa ha avuto luogo nel corso della storia dell’Universo, un’evoluzione durante la quale le galassie si sono fuse insieme, riducendo drasticamente il loro numero totale.

Questo ci dà una verifica della cosiddetta formazione top-down della struttura nell’Universo“, spiega Conselice.

Il paradosso di Olbers

Il numero decrescente di galassie con il passare del tempo contribuisce anche alla soluzione del paradosso di Olbers: il motivo per cui il cielo è buio di notte.

L’astronomo Heinrich Olbers sosteneva che il cielo notturno dovrebbe essere permanentemente inondato di luce, perché in un Universo immutabile pieno di un numero infinito di stelle, ogni singola parte del cielo dovrebbe essere occupata da un oggetto luminoso.

Tuttavia, la nostra moderna comprensione dell’Universo è che è sia finito che dinamico, non infinito e statico.

Il team è giunto alla conclusione che esiste una tale abbondanza di galassie che, in linea di principio, ogni punto del cielo contiene parte di una galassia.

Tuttavia, la maggior parte di queste galassie sono invisibili all’occhio umano e persino ai moderni telescopi, a causa di una combinazione di fattori: lo spostamento verso il rosso della luce, la natura dinamica dell’Universo e l’assorbimento della luce da parte di polvere e gas intergalattici, si combinano facendo in modo che il il cielo notturno rimanga per lo più scuro.

Gli astronomi sono fiduciosi che il volume dello spazio-tempo entro la portata dei nostri telescopi – “l’universo” – sia solo una piccola frazione delle conseguenze del big bang.

Ci aspetteremmo molte più galassie situate oltre l’orizzonte, non osservabili“, conclude Rees, “ognuna delle quali (insieme a tutte le intelligenze che ospita) si evolverà come la nostra“.

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