Quanto è grande l’Universo?

Quando parliamo delle dimensioni dell’Universo, dobbiamo considerare diverse scale e concetti, tra cui l’Universo osservabile e l’intero Universo, che potrebbe essere infinitamente più grande.

Cos’è l’Universo osservabile?

L’Universo osservabile si riferisce alla parte dell’Universo che possiamo, in teoria, vedere da Terra, dato che la luce ha avuto il tempo di raggiungerci dall’inizio dell’espansione cosmica, conosciuta come il Big Bang, avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa. Questo non significa che l’Universo abbia solo 13,8 miliardi di anni, ma che questo è il limite dell’età dell’Universo da cui possiamo avere informazioni, a causa della velocità finita della luce.

Dimensioni dell’Universo osservabile

La luce viaggia a una velocità di circa $299.792\text{ km/s}$. Utilizzando questa velocità, possiamo calcolare quanta distanza percorre in un anno, definendo così un anno luce, che è di circa 9,46×1012 km9,46×1012 km. Poiché la luce ha viaggiato per 13,8 miliardi di anni, potremmo pensare che il raggio dell’Universo osservabile sia di 13,8 miliardi di anni luce. Tuttavia, a causa dell’espansione dell’Universo, questo raggio è in realtà molto più grande.

Perché se l’universo ha solo 13,8 miliardi di anni riusciamo a vedere oggetti distanti 46 miliardi di anni luce?

L’apparente contraddizione tra l’età dell’universo, stimata a circa 13,8 miliardi di anni, e la possibilità di osservare oggetti distanti fino a 46 miliardi di anni luce può essere spiegata considerando l’espansione dell’universo.

Quando diciamo che l’universo ha 13,8 miliardi di anni, intendiamo che questo è il tempo trascorso dal Big Bang fino ad oggi. Se non ci fosse espansione, la massima distanza a cui potremmo vedere oggetti nell’universo sarebbe proprio 13,8 miliardi di anni luce, perché la luce non avrebbe avuto il tempo di percorrere una distanza maggiore.

Tuttavia, l’universo non è statico: si sta espandendo. Quando un fotone (una particella di luce) lascia una galassia distante, lo spazio stesso tra quella galassia e la Terra si espande mentre la luce viaggia. Questo significa che la distanza che la luce percorre aumenta nel tempo.

In altre parole, mentre la luce viaggia verso di noi, lo spazio si allunga, aumentando la distanza tra noi e la sorgente della luce. Di conseguenza, la distanza attuale di un oggetto che vediamo a 13,8 miliardi di anni luce può essere molto maggiore oggi, perché lo spazio tra noi e quell’oggetto si è espanso durante il tempo che la luce ha impiegato per raggiungerci.

Quindi, la distanza di 46 miliardi di anni luce rappresenta la “distanza comovente”, ovvero la distanza attuale di quegli oggetti, considerando l’espansione dell’universo. Questa distanza è molto maggiore rispetto alla distanza che la luce ha effettivamente percorso, perché lo spazio stesso si è espanso durante il tempo di viaggio della luce.

Calcolo della dimensione attuale dell’Universo osservabile

La distanza effettiva che la luce ha percorso è influenzata dall’espansione dell’Universo. Gli astronomi utilizzano il concetto di “fattore di scala” per descrivere come le distanze nell’Universo si espandono. Questo fattore di scala è aumentato significativamente dall’inizio dell’Universo. Per dare un valore preciso, attualmente si stima che il raggio dell’Universo osservabile sia di circa 46 miliardi di anni luce. Questo è più del triplo dell’età temporale dell’Universo, a causa dell’espansione cosmica che allunga le distanze tra gli oggetti mentre la luce viaggia attraverso lo spazio.

L’intero Universo

Al di là dell’Universo osservabile, c’è la parte dell’Universo che non possiamo vedere. A causa dell’espansione cosmica, ci sono regioni dello spazio che la luce non ha ancora raggiunto, e forse mai raggiungerà, la Terra. Alcune teorie suggeriscono che l’intero Universo potrebbe essere infinitamente grande, o significativamente più grande dell’Universo osservabile, ma questa è ancora materia di intensa ricerca e speculazione.

Le dimensioni dell’Universo, quindi, dipendono dalla parte dell’Universo che consideriamo. L’Universo osservabile ha un raggio di circa 46 miliardi di anni luce, ma l’intero Universo potrebbe essere molto più grande, forse infinito. Continuare a esplorare e a comprendere l’Universo è uno dei compiti più affascinanti della scienza moderna, che ci spinge a riflettere sulla nostra posizione nel cosmo e sulla natura stessa della realtà.