Quando osserviamo il cosmo, anche con il telescopio spaziale Hubble, vediamo solo le galassie più vicine, più grandi e luminose. Ma dove sono tutte le altre?

Quando guardiamo il cielo notturno, non possiamo fare a meno di sentirci piccoli di fronte all’immenso abisso del cosmo. Anche se la maggior parte degli oggetti celesti sono invisibili ai nostri occhi, l’universo osservabile contiene un numero straordinariamente grande di galassie. Il numero esatto di galassie è tutt’ora un mistero. Le stime variano da migliaia a milioni a miliardi di miliardi, il tutto condito dal costante miglioramento della tecnologia e dei nostri telescopi. Se dovessimo fare una stima semplice utilizzando la migliore tecnologia a nostra disposizione, diremmo che esistono 170 miliardi di galassie nel nostro universo. Ma stime recenti sostengono ce ne siano addirittura due trilioni là fuori. Ecco come ci siamo arrivati.

Galassie
Le stelle e le galassie che vediamo oggi non sono sempre esistite: più osserviamo lontano, più vediamo le galassie com’erano nel passato. Credit: NASA/ESA/A. Feild (STScI)

Quante ce ne sono nell’universo?

In un mondo ideale, basterebbe contarle una per una. Punteremmo i nostri telescopi verso il cielo, raccoglieremmo ogni fotone emesso da ogni galassia e le catalogheremmo tutte. Nella pratica, però, le cose sono un po’ più complicate. I nostri telescopi sono di dimensioni limitate: questo implica che il numero di fotoni che riusciamo a raccogliere è piuttosto basso.

Quello che possiamo fare è osservare una porzione di universo ben definita il più a lungo possibile. L’abbiamo fatto per la prima volta negli anni ’90 con il telescopio spaziale Hubble. Lo abbiamo puntato verso lo spazio vuoto e abbiamo aspettato che ci rivelasse ciò che era presente in quella determinata zona. Abbiamo raccolto dati incredibili, perché ovunque guardassimo, c’erano galassie. Migliaia e migliaia. Abbiamo capito che l’universo non era né vuoto né buio, ma pieno di sorgenti luminose. Ovunque guardassimo, c’era materia.

Ma c’erano dei limiti a ciò che potevamo vedere. Le galassie più lontane erano anch’esse coinvolte nell’espansione dell’universo e questo ne causava lo spostamento verso il rosso. Questo significava anche che potevamo vedere solo galassie al di sotto di una certa soglia di luminosità. Il miglior tentativo che abbiamo fatto per contarle è stato grazie all’eXtreme Deep Field di Hubble. Le immagini hanno rivelato qualcosa mai visto prima: 5.500 galassie, il numero più alto mai osservato in uno spazio così piccolo.

eXtreme Deep Field
Le lunghe esposizioni dell’Hubble eXtreme Deep Field hanno rivelato migliaia di galassie in una minuscola frazione dell’universo. Credit: NASA/ESA/H. Teplitz e M. Rafelski (IPAC/Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (ASU) e Z. Levay (STScI)

E allora?

Potreste pensare che moltiplicando il numero di galassie osservate per la quantità di immagini che servirebbero per coprire il cielo intero, arrivereste al numero totale di galassie presenti nell’universo. In effetti, facendo questo calcolo si ottiene un valore notevole: 5.500 moltiplicato per 32 milioni dà l’incredibile cifra di 176 miliardi di galassie.

Questa, però, non è una vera e propria stima. In fondo in nessuna di quelle immagini compaiono galassie troppo piccole e lontane da essere viste. Non compaiono nemmeno quelle nascoste dal gas e dalle polveri stellari. Eppure, se ci pensate, quelle osservate nelle vicinanze, esistevano anche nel lontano universo primordiale. L’ingrediente di cui abbiamo bisogno per fare una stima reale del numero di galassie nell’universo è una struttura su larga scala dell’universo stesso.

Universo
Una simulazione su larga scala dell’universo. Credit: Zarija Lukic/Berkeley Lab

Da lì possiamo capire come si è evoluto, in che modo si sono formate le stelle e come la gravità ha raccolto materia in modo tale da raggrupparle. Paradossalmente, avrebbero potuto esserci più galassie nell’universo primordiale rispetto a quelle che ci sono oggi. Le simulazioni che più si adattano all’universo attuale tengono conto della presenza di materia ed energia oscura, o degli ammassi di galassie. Ebbene, ad oggi nell’universo osservabile dovrebbero esserci ben due trilioni di galassie.

Tuttavia, questo numero è notevolmente diverso dalla stima che avevamo ottenuto con l’immagine dell’eXtreme Deep Field di Hubble. Due trilioni contro 176 miliardi significa che più del 90% delle galassie all’interno del nostro universo sono invisibili ai nostri occhi, con la tecnologia di cui disponiamo attualmente. L’auspicio è che il telescopio spaziale James Webb possa mostrarci l’universo come mai prima d’ora e rispondere alle tante domande rimaste ancora senza risposta.

Credit immagine di copertina Pablo Carlos Budassi

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