Dimensioni dell’universo: errori comuni

Il tema delle dimensioni dell’universo è molto discusso. A riguardo avrete sicuramente letto un sacco di cifre. L’intento di questo approfondimento è farvi capire che nessuna delle cifre che avete sentito finora è certa. Nessun cosmologo è ne sarà mai in grado di vedere i limiti dell’universo per misurarli.
Quello che i cosmologi tentano di fare sono solo stime basate sulle ipotesi con la quale descrivono l’universo. Ipotesi non del tutto confermate e continuamente in evoluzione.

Detto ciò, quanto è grande L’universo?
La prima cosa che suggerisce la logica è associare le dimensioni dell’universo all’oggetto più distante che possiamo osservare.

L’oggetto più lontano che conosciamo oggi è la galassia GN-z11. La sua luce ha impiegato 13,3 miliardi di anni a raggiungere la terra.
Quindi potreste aver sentito che l’universo ha un raggio di 13,3 miliardi di anni luce, e quindi un diametro di 26,6 miliardi di anni luce.
Bene, non c’è niente di più sbagliato.

Bolla di Hubble e universo geocentrico

In primo luogo, quando pensiamo alle dimensioni dell’universo in base a ciò che vediamo, stiamo pensando solo ad una porzione dell’universo. Alla porzione in cui la luce degli oggetti che lo popolano ha fatto in tempo a raggiungerci.
Nel caso della galassia GN-z11, 13,3 miliardi di anni.

Ma sicuramente ci sono anche oggetti oltre al nostro orizzonte visibile, talmente lontani che la loro immagine non ha ancora raggiunto la Terra.
La porzione di universo che siamo in grado di vedere nel nostro tempo cosmologico, è definita in astrofisica come “bolla di Hubble”, e rappresenta il nostro Universo Osservabile.

In secondo luogo, dire che l’universo ha un ipotetico raggio in base a quello che vediamo intorno a noi, equivale a porre la Terra nel centro dell’universo. E quindi inconsapevolmente stiamo facendo lo stesso errore di Aristotele o di Tolomeo.
Per quanto ne sappiamo, o meglio per quanto non ne sappiamo, come ci troviamo ai margini della Via Lattea potremmo benissimo trovarci anche ai margini dell’universo (ammesso che ne abbia).
Questo significa che ogni osservatore, anche un alieno a migliaia di anni luce dalla Terra, si trova al centro della propria bolla di Hubble. Al centro del proprio universo, ma non al centro dell’universo.

Tutto questo per dire che qualsiasi misurazione facciamo in base a ciò che vediamo, giusta o sbagliata che sia, riguarda sempre e solo la porzione di universo che vediamo.

Espansione

C’è poi un’altra considerazione molto importante da fare.
E’ sbagliato pensare che un oggetto nel cosmo che appare ad una certa distanza, si trova davvero a quella distanza.
Quindi, la galassia GN-z11 che si mostra a noi com’era 13,3 miliardi di anni fa, in realtà non si trova affatto a 13,3 miliardi di anni luce da noi.

Sappiamo infatti che l’universo è in continua espansione.
Questo vuol dire che dopo che la luce è partita da quell’oggetto, quest’ultimo si è allontanato ancora di più da noi.
E come se non bastasse, sappiamo che la velocità di espansione è in costante aumento, e più un oggetto appare distante, più questo si allontana rapidamente.
Per questo motivo, molti oggetti al limite della nostra bolla di Hubble, stanno letteralmente per scomparire dalla nostra vista.

Ecco allora che la galassia GN-z11, non si trova più a 13,3 miliardi di anni luce da noi, ma a ben 32 miliardi di anni luce.

Due unità di misura per l’anno luce

Le distanze nell’universo assumono quindi due aspetti: la cosiddetta “light-travel distance”, cioè la distanza percorsa dalla luce dal momento in cui lascia un oggetto.
E la distanza comovente, cioè la vera distanza tra due oggetti, considerato anche il movimento avvenuto dopo la partenza della luce.
Quindi, quando sentite parlare di una galassia che si trova a 50 mila anni luce dalla terra, chiedete al vostro interlocutore a quale distanza si sta riferendo, perché la differenza è enorme.

Qualcosa di ancora più lontano

Ora che abbiamo capito quali sono i tranelli che si nascondono nella misurazione delle distanze nel cosmo, e di quanto esse siano incerte anche se spesso proclamate come esatte, è giunto il momento di espandere ancora di più la nostra bolla di Hubble.
Si perché se è vero che la galassia GN-z11 è l’oggetto più lontano scoperto finora, è altrettanto vero che non è la “cosa” più distante che vediamo.

La “cosa” più lontana che siamo riusciti a vedere finora è la radiazione di fondo. E probabilmente, se i modelli attuali sull’evoluzione del cosmo sono corretti, non vedremo mai nulla di più distante. Per essere brevi, la radiazione di fondo, nota anche con la sigla CMB, è il bagliore primordiale avvenuto nel primo istante in cui la materia dell’universo ha iniziato ad emettere luce.
Questa radiazione ha impiegato circa 14 miliardi di anni per raggiungerci.
Collocandola all’interno di un universo in espansione, i cosmologi stimano che oggi abbia una distanza comovente dalla terra di circa 46 miliardi di anni luce.

Quindi la nostra bolla di Hubble ha un raggio di 46 miliardi di anni luce? e di conseguenza un diametro di 92 miliardi di anni luce?
Qualsiasi cosmologo vi dirà che è una dimensioni probabile, ammesso che la stima sulla velocità di espansione dell’universo sia giusta, e che i numeri dietro al big bang siano corretti, e che la misurazione della radiazione di fondo sia corretta, e che veramente non riusciremo a cogliere nulla di più antico perché davvero la radiazione di fondo rappresenta la prima luce dell’universo.
Insomma un sacco di se. Che portano inevitabilmente questi numeri ad essere incerti.