Se pensassimo al Big Bang come a un’esplosione, potremmo credere che abbia avuto origine in un unico punto. Ma cosa accadrebbe se fosse successo ovunque contemporaneamente? Ecco dove ci troviamo rispetto al Big Bang.

Uno dei concetti più difficili da comprendere, per noi comuni mortali, è l’idea del Big Bang e dell’universo in espansione. Laggiù, all’orizzonte di ciò che anche i nostri più potenti telescopi possono vedere, ci sono galassie che si allontanano da noi così velocemente che la loro luce non ci ha ancora raggiunto. È una delle conseguenze dell’espansione dell’universo. Ma se usassimo il redshift per analizzare la luce di stelle e galassie potremmo capire dove ci troviamo in relazione al Big Bang?

Big Bang
Dal Big Bang ad oggi. Credit: NASA/ESA/A. Feild (STScI)

Dove ci troviamo rispetto al Big Bang

Quando osserviamo l’universo, ciò che vediamo è che c’è una relazione tra la luce e la distanza delle galassie. Come confermato nell’ultimo secolo, più una galassia è lontana da noi, più la sua luce si sposta verso il rosso. La velocità alla quale deduciamo si muovano queste galassie è direttamente proporzionale alla loro distanza da noi. Quindi più un oggetto è lontano, più velocemente si allontana da noi.

In tutte le direzioni nello spazio, però, c’è un mare di radiazioni chiamato fondo cosmico a microonde (o CMB). Se un universo in espansione allunga la lunghezza d’onda della luce che lo attraversa, significa che far scorrere l’orologio all’indietro equivale a contrarre l’universo e, quindi, comprimere la lunghezza d’onda della luce che lo attraversa.

In passato, quella luce doveva avere un’energia più alta e quindi l’universo doveva essere più caldo. Man mano che l’universo si è espanso e raffreddato, anche la lunghezza d’onda della sua luce si è allungata, lasciandoci con uno sfondo uniforme e a bassa energia che persiste ancor oggi. Se misurassimo questo sfondo scopriremmo che non è perfettamente uniforme e potremmo utilizzarlo per misurare il nostro movimento nell’universo rispetto a dove si è verificato il Big Bang.

Quanto siamo distanti dal centro dell’universo

Sorprendentemente, questa cosa è stata misurata con una precisione incredibile: l’universo, in tutte le direzioni, ha una temperatura di fondo media di 2,7255 K. Meno di tre gradi sopra lo zero assoluto! In una direzione, però, è di circa 3,4 millikelvin più caldo della media, mentre nella direzione opposta è di circa 3,4 millikelvin più freddo.

Quando lo traduciamo in velocità, prendendo in considerazione il movimento del Sole nella Via Lattea, scopriamo che la nostra galassia si muove nell’universo a circa 620 chilometri al secondo verso la costellazione del Leone. Assumendo che siamo partiti “da fermi” in un universo uniforme, possiamo calcolare quanto “lontano” questa attrazione gravitazionale ci abbia spostato dal punto iniziale, dove ogni cosa aveva la stessa temperatura. La risposta? Siamo a una distanza compresa fra i 14 e i 20 milioni di anni luce da quel punto chiamato “centro”.

In altre parole, se potessimo prendere tutte le galassie in tutto l’universo in espansione e misurare come si sono allontanate l’una dall’altra in ogni direzione e tracciare quello spostamento fino a un singolo punto, quel punticino sarebbe a circa 17 milioni di anni luce di distanza rispetto a dove siamo oggi. Estremamente vicino, se ci pensate!

Flussi delle galassie
I flussi delle galassie mappati attraverso il campo di massa. Credit: HM Courtois et al., Astronomical Journal, 2013

Il Big Bang ha davvero avuto inizio in un punto?

C’è questa cosa di pensare al Big Bang come a un’esplosione. In realtà, se facessi esplodere una granata, potrei tracciare la traiettoria delle schegge per trovare il punto di esplosione. Ma esplosione non è la stessa cosa che espansione. Un’esplosione è un qualcosa che accade nello spazio e le “schegge” di quell’esplosione si muoverebbero liberamente nello spazio. Tuttavia l’espansione è qualcosa che accade nello spazio e influenza non poco il modo in cui gli oggetti si attraggono, al suo interno.

La migliore analogia che possiamo fare per il Big Bang è un impasto a forma di palla con dentro l’uvetta. Immagina che l’impasto sia lo spazio e l’uvetta le galassie al suo interno. È come se fossi un’uvetta e vedi solo altra uvetta, ma non l’impasto stesso. Mentre l’impasto lievita, l’uvetta che si trova vicino a te sembra allontanarsi da te a una certa velocità, ma più l’uvetta era lontana, più velocemente la vedresti allontanarsi. A un certo punto la vedresti perfino allontanarsi da te a una velocità maggiore rispetto a quella della luce: un’impresa notevole, che non può verificarsi nello scenario di “esplosione”, ma solo in quello di “espansione”.

Rosso
Più due chicchi di uvetta sono lontani l’uno dall’altro, maggiore sarà lo spostamento verso il rosso osservato nel tempo in cui la luce viene ricevuta. Credit: NASA/WMAP

Questo significa che il Big Bang non è stato un’esplosione avvenuta in un determinato punto, piuttosto l’inizio di un’espansione iniziata in un particolare momento. In quel momento l’universo era piano di materia ed energia e aveva iniziato a espandersi e raffreddarsi in tutte le direzioni. È parte del motivo per cui, in un universo di 13,8 miliardi di anni, possiamo vedere oggetti distanti 46,1 miliardi di anni luce. Solo con un’espansione (e non con un’esplosione) è possibile osservare tali distanze in lassi di tempo così piccoli.

In realtà, quindi, l’universo non ha un centro: ogni punto dello spazio e ogni osservatore possono rivendicare di essere al centro dell’universo stesso.

Riferimenti: https://bigthink.com/starts-with-a-bang/where-big-bang/

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