C’entra l’espansione dell’universo, l’inflazione e l’energia oscura. Ecco perché riusciamo a vedere oggetti distanti anche oltre 40 miliardi di anni luce.
L’universo è grande, molto grande. Ciò che osserviamo è solo una piccola parte della totalità dell’universo, ecco perché lo chiamiamo “osservabile”. Una delle domande che ci fate più spesso, nei commenti, è: perché ci sono stelle, o galassie, distanti oltre 40 miliardi di anni luce se l’età dell’universo è di 13,8 miliardi di anni? Ad una prima occhiata, infatti, verrebbe da rispondere che gli oggetti più lontani si trovino a 13,8 miliardi di anni luce da noi. In realtà, le cose non stanno proprio così. Mettetevi comodi.
Universo osservabile: una sfera con un diametro di 93 miliardi di anni luce
Facciamo un esempio: se osservate il cielo notturno, la cosa più lontana in assoluto che si può vedere a occhio nudo è una piccola galassia chiamata “Triangolo”, che si trova a circa 3 milioni di anni luce da noi. Cosa significa? Che quella luce è partita tre milioni di anni fa, prima di giungere fino a noi. Questo meccanismo fa dell’universo una delle più gigantesche macchine del tempo che l’uomo abbia mai avuto a disposizione. Quindi, quando guardiamo lontano, vediamo anche indietro nel tempo: questo presupposto è importante per capire la grandezza dell’universo osservabile. Quando guardiamo ancor più lontano, ad esempio a 12, o 13 miliardi di anni fa, vediamo com’era l’universo quando era giovanissimo e possiamo osservare le varie fasi della sua evoluzione.
Una delle cose che sappiamo per certo è l’universo si sta espandendo. Fu Edwin Hubble il primo ad accorgersi che le galassie si allontanano in tutte le direzioni. Altro concetto importante da tenere a mente è quello dell’inflazione: l’universo si è espanso molto velocemente all’inizio, per un breve istante, dopodiché ha ripreso ad espandersi regolarmente, per poi accelerare di nuovo negli ultimi miliardi di anni attraverso l’energia oscura.
Per capire perché riusciamo a osservare oggetti anche più distanti di 13,8 miliardi di anni luce, dobbiamo pensare ad una sfera con la Terra al centro. Ebbene, l’universo osservabile è quella regione indagabile da parte dell’uomo. Se non tenessimo conto dell’espansione, il raggio di questa “sfera” sarebbe pari a 13,8 miliardi di anni luce, ovvero la distanza percorsa dalla luce dall’inizio dell’universo (quello che chiamiamo Big Bang). Ma poiché l’universo si espande, la distanza dall’orizzonte è diventata molto più grande. Le stime più recenti ipotizzano che lo spazio potrebbe essersi espanso per circa 4,7×1023 km, ovvero 46,5 miliardi di anni luce. Dunque il diametro della sfera sarebbe pari a 93 miliardi di anni luce.
La discrepanza fra l’età e le distanze
Ricapitoliamo: un oggetto che ha emesso una certa quantità di luce è ora a una distanza maggiore, rispetto a quando quella luce è partita. La causa di questo fenomeno è, appunto, l’espansione dell’universo. Ecco perché possiamo vedere oggetti distanti fino a 46,1 miliardi di anni luce. E non importa quanto tempo passi: ci sarà sempre un limite oltre il quale non riusciremo ad osservare.
Nel video che vi proponiamo qui sotto potete ben vedere come le distanze tra gli oggetti cambino nel tempo, in un universo in espansione. In altre parole, una galassia in movimento sarà distante, oggi, un numero di anni luce maggiore, rispetto alla distanza originale. È da qui che deriva la discrepanza fra l’età del cosmo (13,8 miliardi di anni) e la distanza dagli oggetti più lontani visibili.
Riferimenti:
Il ragionamento qui esposto è errato. La luce più lontana che riceviamo è partita effettivamente 13,8 miliardi di anni fa. E questo è il tempo che ha impiegato per giungere fino a noi. Il fatto che nel frattempo l’oggetto che ha emesso quella luce si sia allontanato e anche di molto non significa che grazie alla luce che ci ha appena raggiunto noi riusciamo a vederlo effettivamente come è, adesso che si trova alla distanza di 46 miliardi di anni luce. Anzi, la sua luce non dovrebbe raggiungerci più! L’oggetto, infatti, è come se fosse svanito dalla nostra realtà perché nel frattempo si è spostato per sempre oltre l’orizzonte osservabile.
Ma dunque, durante e subito dopo il big bang, l’espansione della materia ha superato la velocità della luce? Altrimenti non sarebbe possibile che esistesse materia oltre i 13,8 miliardi anni luce, se questa è effettivamente l’età dell’universo. Io sapevo che la velocità della luce fosse considerata insuperabile, o forse non così? C’è una spiegazione diversa?