L’universo si sta espandendo e questo fatto è noto da quasi un secolo. Lo scienziato americano Edwin Hubble osservò che le galassie si allontanano dalla nostra a una velocità che cresce con la distanza. Questa realtà ha cambiato la nostra visione dello spazio e del tempo. Ma resta una domanda che spesso si sente ripetere: dentro cosa si espande l’universo? Esiste un punto centrale da cui tutto si allontana? La fisica moderna risponde a queste curiosità spiegando come funziona davvero questa espansione.
La scoperta dell’espansione delle galassie da parte di edwin hubble
Negli anni ’20 del secolo scorso, edwin hubble monitorò le posizioni di diverse galassie nel cielo e notò che ogni galassia sembrava allontanarsi dalla nostra via lattea. L’importante dettaglio è che questa velocità di allontanamento cresce proporzionalmente alla distanza: più una galassia è lontana da noi e più velocemente sembra muoversi via.
Questa osservazione indica che lo spazio stesso si sta espandendo, e non è la galassia a muoversi attraverso uno spazio fisso. Chi interpreta questo fenomeno pensando a un’esplosione dalla quale le galassie vengono lanciate in tutte le direzioni ha un’idea fuorviante. In realtà, ogni punto dell’universo si allontana da ogni altro punto, come se lo spazio si stesse allargando come una superficie che si gonfia. Questa scoperta, poi, mise a dura prova l’idea che l’universo fosse immutabile e statico.
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Uno spazio che cambia nel tempo
albert einstein rivoluzionò la nostra comprensione dello spazio e del tempo con la sua teoria della relatività generale. In questo modello lo spazio non è qualcosa di rigido o immutabile: può curvarsi, piegarsi e variare la sua estensione nel tempo.
Quando si parla di espansione dell’universo, si fa riferimento a questa capacità dello spazio stesso di modificarsi. L’universo non si espande “dentro” una dimensione più grande: è lo spazio componentete tutto l’universo a dilatarsi ovunque contemporaneamente.
Molti si chiedono se esista un “fuori” in cui lo spazio si sia aperto e oltre cui si possa guardare. Secondo la teoria, ciò non ha senso: lo spazio è l’universo, e non ha confini esterni in cui soffia l’espansione. Lo stesso concetto è difficile da immaginare perché la nostra esperienza quotidiana riguarda spazi fissi e confini definiti, ma in fisica cosmologica questa normale percezione non si applica.
Perché l’universo non ha un centro dell’espansione
Un equivoco comune nasce dall’immagine del Big Bang come a un’esplosione in un punto preciso dello spazio. Se fosse così, ci sarebbe un centro da cui le galassie si disperdono. Invece il Big Bang non è stato un evento localizzato, ma l’inizio dello spazio e del tempo stesso, uniformemente distribuiti.
Un esempio semplice
Per capire meglio si può pensare alla lievitazione di un impasto con dentro dell’uva passa. Gli acini si allontanano l’uno dall’altro non perché si muovono da soli nello spazio, ma perché la pasta si espande. Nessuno di quegli acini è il centro: il rigonfiamento avviene ovunque allo stesso modo.
Allo stesso modo, nel cosmo ogni galassia vede le altre allontanarsi, indipendentemente da quale sia il suo punto di osservazione. Non esiste alcun punto privilegiato né centro assoluto dell’espansione. Questa uniformità è una delle basi del principio cosmologico, che descrive l’universo come omogeneo e isotropo su larga scala.
Le implicazioni dell’espansione per l’osservazione cosmica
Vedere l’espansione come un allontanamento relativo tra punti dello spazio ha conseguenze importanti per chi studia l’universo. Ad esempio, non si può tracciare una posizione assoluta verso cui dirigersi per raggiungere il “cuore” dell’universo: ogni punto lo considera al centro della propria visione.
L’universo osservabile e il suo orizzonte
Questo rende la nozione di “universo osservabile” cruciale. Poiché la luce viaggia a velocità finita, osserviamo solo la porzione di spazio da cui la luce ha potuto raggiungerci. Oltre questo limite c’è un “orizzonte” non visibile. Eppure anche l’universo oltre questo orizzonte si espande senza un centro, seguendo le stesse leggi.
Le ricerche moderne si basano su questo modello, monitorando le radiazioni cosmiche di fondo e l’allontanamento delle galassie in modo da delineare le caratteristiche dell’espansione e come questa influenza la struttura su larga scala.
Lo sappiamo ormai da decenni: l’universo non espande dentro qualcosa, né ha un punto esclusivo da cui la crescita prende origine. L’espansione coinvolge tutto lo spazio contemporaneamente e crea un allontanamento uniforme tra le galassie, procedendo senza centri definiti.