Che titolo strano! Si riferisce però a noi creature umane che prendiamo sembianze di vita in questo mondo e, appena ci accorgiamo che la legge a cui esso è sottoposto è quella dell’avere, del possedere, del diventare potenti, del superare tutti gli altri, smettiamo di guardare con la simpatia, con il sorriso, con l’affabilità dell’infante ai visi che ci circondano e ci inoltriamo via via in una lotta tesa soltanto a primeggiare, per avere, per dominare, credendo nel profondo dell’inconscio di essere immortali, eterni e di poter soggiogare la realtà che ci circonda, sopra tutto e sopra tutti. Poi le invidie, le inimicizie, la bramosia di successo e di gloria, i dissidi e infine le guerre. Più diventiamo grandi più ci facciamo divorare da illusioni di questo tipo, mentre i nostri simili diventano nulla più che mezzi mediante i quali confermare la nostra voglia di benessere e di felicità, simili a oggetti da abbandonare appena ci accorgiamo che non ci servono più. Egoismo a oltranza, dunque, quell’egoismo così dominante da pervadere il mondo intero. E non ci accorgiamo che siamo così piccoli ed effimeri, poco più di una nullità assoluta.
Sono, queste, le idee che mi balzano in mente quando sposto la mia attenzione a qualcosa che ci ospita sovrastandoci, che ci stupisce lasciandoci impauriti nel manifestarsi con tutta la sua imponenza. Rivolgo gli occhi al cielo in una notte serena e lascio andare a briglia sciolta la mia fantasia, non senza essermi documentato su che cosa ci dice la scienza attorno alle luci che, allo spingersi in avanti della sera, si accendono lassù nel cielo. Già, l’Universo, questa cosa di cui sappiamo poco o nulla, ma che si rivela terribile e nascosta nella sua intangibilità. Mi soffermo sul fascino esercitato da alcuni dati forniti dagli studi astronomici dell’ultima ora, e penso: dove andrà a finire quella distesa innumerabile di astri celesti che sto ammirando? Finire? Ma avrà una fine, e se sì in quale punto e situazione della sua esistenza? Conosco alcune informazioni sulla distanza dei pianeti solari, delle stelle della nostra Galassia, di altre galassie e di agglomerati di galassie. Mi sento allora portato a rimuginare e a fabulare su un tema assai dibattuto, quello delle distanze fra corpi celesti nello spazio infinito. Un argomento certo non facile ad affrontarsi, basato su calcoli matematici fino a un certo punto, il più vicino alla partenza del pensiero inquisitivo. Otre quello si apre il ventaglio inesauribile delle possibilità, intangibili, capaci soltanto di muovere l’immaginazione sull’onda di congetture le più ardite e remote.
Mi appoggio ad alcune delucidazioni adatte allo scopo prefissomi, quello di cercare di illudermi di capirci un piccolo briciolo in più e mi butto con coraggio in un discorso già di per sé inarrivabile. Tutto, nell’Universo che conosciamo, è soggetto a rapidità di spostamento, come dire che nulla c’è di statico nello spazio osservabile. Astri di varia natura, stelle, pianeti, galassie, gruppi di galassie si muovono, corrono in una gara all’allontanamento gli uni dagli altri, a velocità financo vertiginose, ma per quanto se ne sa, senza raggiungere mai quella della luce, poco meno di 300 mila chilometri al secondo ossia a circa 9455 milioni di chilometri in un anno, da cui la definizione di “anno-luce”, a nostra risaputa ineguagliabile in tutto il cosmo. Sì, perché, secondo la teoria della Relatività ristretta di Einstein, se i corpi in traslocazione accelerassero a un ritmo frenetico sino a raggiungere la velocità della luce, lo spazio da essi occupato e il tempo da essi trascorso si contrarrebbero sino a diventare zero, come pensare che la loro materia si annichilerebbe, non ci sarebbe più perché trasformata in energia pura, il perfetto rovescio di ciò che crediamo sia accaduto con il Big-bang ai primordi dell’espansione dell’Universo.
Una prima sosta su questa considerazione: l’Universo, che è costituito da materia, si espande, ma entro che cosa? Entro il vuoto, pare ovvio. E il vuoto che cos’è? Concederà posto a sufficienza perché lo spazio dilati le proprie dimensioni? Fino a che punto? Ci sarà pure un punto, un limite. Ammesso che ci sia, che cosa troveremmo al di là di quella soglia? Ci sarà una ulteriore qualcosa?
Veramente mi sono spinto troppo oltre, ponendomi in una zona della speculazione fisica più informata a visioni fantastiche che non a entità percepibili e misurabili. Tanto vale restare allora all’interno di questo pizzico di materia che abbiamo deciso di chiamare Universo e partire da quello, cercando di guidare l’immaginazione oltre i confini fino a ora conosciuti. Si mettono in ballo, a questo punto, due vie da percorrere, due vie parallele che a tratti si sovrappongono e a tratti procedono ciascuna per proprio conto ossia mi riferisco all’età dell’Universo esperito e alle sue dimensioni. In tale contesto troviamo subito la presenza di due forze in perenne contrasto reciproco: la forza di gravità che agisce per mantenere la materia in uno stato di compattezza inattaccabile, e una forza di fuga che spingerebbe ogni cosa a lanciarsi verso l’esterno, ligia a un processo di rapido allontanamento da tutti gli altri elementi costituenti la materia.
(Nella immagine a lato: La regione centrale della grande Nebulosa di Orione (M42) è forse la zona più famosa di formazione stellare: le stelle più luminose al centro della nebulosa sono nate da poco: la loro luminosità è tale da classificarle tra le classi di stelle più luminose).
Se agisse soltanto la prima forza l’intero cosmo si ridurrebbe a un puntolino privo di dimensioni, forse a qualcosa che esisteva poco prima della fase di inflazione dell’Universo, ammettendo di attribuire un valore qualsiasi a quel “prima” poiché si retrocederebbe a un momento evolutivo-involutivo nel quale ancora non avrebbero fatto la loro comparsa né lo spazio né il tempo. E qui si inizia a ragionare per assurdo, per congetture e a formulare ipotesi fra le più azzardate, Se, invece, alla dinamica globale che portò alla nascita dell’Universo decidiamo di sottrarre la forza di gravità, allora lasciamo via libera all’espansione, alla fuga precipitosa di tutti gli elementi costituenti la materia e alla loro dispersione-dissoluzione nel vuoto senza limiti. Si pensa che il Big-bang sia stato un fenomeno simile a un’esplosione di energia colossale, avvenuta in nessun punto particolare, ma dappertutto creando nello stesso tempo quel vuoto-contenitore nel quale ora e qui noi tutti siamo immersi. Iniziò pertanto l’espansione di ciò che l’Universo neonato conteneva, insieme alla differenziazione delle condizioni di esistenza e di funzionalità. Ma l’Universo era allor costituito da un insieme così compresso di materia, tale che la gravità ancora possente da essa esercitata mantenesse la velocità di espansione entro limiti controllabili, per così dire frenati. A mano a mano che la densità della materia si andava riducendo, come dire per un processo di dilatazione dei confini che la contenevano, giunse il momento in cui si fece viva quella forza repulsiva che agiva per promuovere l’allontanamento reciproco dei corpi già compattati, incrementando la velocità di espansione che era la prerogativa dominante dell’Universo in quella sua fase vitale. Questa forza, della quale ancora nulla sappiamo, acquistò la preminenza sulla gravità. In base a tale assunto si può presumere che il destino del nostro Universo sia quello di espandersi senza che se ne possa ravvisare un punto di arrivo. Questo accadrebbe se la forza di fuga potesse essere descritta da una costante cosmologica.
Che cosa s’intende con questa definizione? Si presume esista una Costante fondamentale o universale ossia una grandezza fisica il cui valore è indipendente dal sistema dinamico in cui si misura e che compare nella formulazione delle leggi fondamentali della fisica. Esempi di Costanti universali sono la velocità della luce nel vuoto, la costante di Planck, la carica elettrica dell’elettrone, la costante di gravitazione universale. Nella storia dell’Astronomia incontriamo la definizione di Attrazione universale postulata da Newton il quale aveva scoperto, sulla scia delle leggi di Keplero, che la forza agente su ciascun pianeta del nostro Sistema solare è diretta verso il Sole e subisce variazioni direttamente in conformità alla massa del pianeta e inversamente rispetto al quadrato della sua distanza dal Sole. Le conseguenze principali di questa legge furono sviluppate dallo stesso Newton nel suo lavoro “Principi della filosofia naturale” del 1687, considerato da Lagrange “la più alta produzione dello spirito umano”.
Concessami questa utile divagazione sul terreno della teoria, torno con i piedi per terra – anzi, meglio dire nel vuoto cosmico – e spingo qualche passo incerto in avanti, per quanto possibile. Tornando alla velocità di fuga di espansione e alla distanza a cui si trovano i corpi celesti c’è da notare qualcosa di importante. uanto posibile. Tornando alla velocità di fuga di espansione e alla distanza a cui si trovano i corpi celesti c’è da notare qualcosa di importante. I nostri calcoli sulle distanze ci dicono di certe entità sulle quali poggiamo le nostre osservazioni, ma dobbiamo fare i conti anche con i movimenti, con lo spostamento ai quali sono soggetti i corpi celesti da noi ricercati. Prendiamo ad esempio la stella Alfa della costellazione della Lira ossia Vega, quella che fra molti anni prenderà il posto dell’attuale Stella Polare. Vega, si è calcolato, dista da noi 26 a/l (anni luce), ciò significa che la vediamo, ora, com’era 26 anni fa e non la vedremo mai com’è al momento dell’osservazione, a meno che tutto si fermi, come per congelamento, ma allora da quel momento dovremo restare in attesa ancora che trascorrano 26 anni per vedere la sua immagine al momento del congelamento dell’Universo. Questo succederebbe perché i corpi celesti extragalattici si allontanano a una velocità crescente, direttamente proporzionale alla loro distanza. Così si può affermare che, osservando una galassia distante dieci miliardi di a/l, noi la vediamo come era in effetti 10 miliardi di anni fa, ma intanto, da allora a oggi, con la velocità crescente di espansione, la distanza è aumentata e possiamo dunque presumere che i 10 miliardi di a/l siano realmente diventati di più, oggi come oggi, forse 16 miliardi nell’ipotesi che sto seguendo. Cosicché, se le galassie dell’Universo conosciuto continuano ad allontanarsi reciprocamente a una velocità in aumento progressivo, possiamo teorizzare persino che le più lontane escano dal campo visivo dei nostri telescopi e che si potrà pervenire a individuare, fra molto tempo, le galassie più vicine a noi, diciamo fino a qualche milione di a/l.
Quando oggi si parla di età dell’Universo si fa ricorso a un numero, quello di 13,831 miliardi di anni, ci riferiamo cioè a ciò che abbiamo osservato quando l’Universo aveva 13,831 miliardi di anni di vita. Ma poi, da allora a oggi, nel frattempo che l’Universo dovette espandersi e farci avere la luce delle sue galassie primitive e dunque più lontane, a noi spetta di tener conto della strada percorsa nel tempo impiegato dalla luce per arrivare fino a noi ossia poco meno di 14 miliardi di anni e quindi, ora come ora, quei 14 miliardi di anni arrotondati potrebbero raggiungere la bella cifra di 46 miliardi di a/l, una situazione aggiornata dell’Universo che non potremo mai cogliere nonostante e con tutta la perfezionata tecnica dei nostri strumenti. In altre parole, nel tempo in cui la luce dell’Universo conosciuto è giunta alle lenti dei nostri telescopi, la stessa luce non si è fermata come lo potrebbe essere nello scatto di una fotografia, ma ha continuato la propria corsa sul cavallo dell’espansione totale e non è più lì dove crediamo di averla vista, ma molto oltre ossia altri 32 miliardi di a/l all’incirca nel vuoto cosmico.
Procedendo su questa stima c’è chi ipotizza una lontananza dei confini dell’Universo in espansione in 78 miliardi di a/l da noi, da quanto ci può suggerire l’analisi di una mappa della radiazione cosmica di fondo, ma c’è chi si spinge ancora più in là, congetturando quanto va qui a seguire. È a questo punto che si pone il problema di una accettabile definizione dei parametri attribuiti al nostro Universo: l’età e la distanza dal nostro Pianeta. Parlando di 13,831 miliardi di a/l desunti dalle ultime osservazioni rilevate, è da specificare che tale entità numerica è riferita all’età dell’Universo nel punto osservato, ma nulla ha a che vedere con la dimensione spaziale ossia con il suo diametro. È così che si arriva a ipotizzare una dimensione di tutto l’Universo osservabile ovvero il suo diametro sino a 93 miliardi di a/l. Con tutto ciò dobbiamo ammettere di doverci fermare di fronte a una grave limitazione alla quale le nostre indagini sono sottoposte: quando puntiamo gli obiettivi dei nostri telescopi nello spazio, ciò che riusciamo a percepire rientra tutto in quella sfera di 13,831 miliardi di anni che rappresenta la distanza percorsa dalla luce a partire dalla nascita dell’Universo ma, per quanto riguarda quei corpi celesti che per congettura vogliamo riporre a una distanza maggiore, allora dobbiamo affermare che da luce da essi riflessa o prodotta richieda più tempo per arrivare fin qui e pertanto tali corpi devono restare nella pura immaginazione, non li vedremo mai. E in quanto alla sua dimensione possiamo presumere che l’Universo raggiunga grandezze inimmaginabili.
Se diamo credito alle teorie elaborate da Albert Einstein, al momento non ancora falsificate, da quando Einstein ha fatto un tutt’uno fra la geometria dello spazio e la distribuzione in esso di materia e di energia, si arriva a costruire l’assunto che la geometria dello spazio dipenda da quale valore sia attribuibile al livello di densità raggiunto dalla materia e dall’energia.
Vogliamo ora concederci una considerazione ulteriore, quella che riguarda la molto piccola concentrazione nell’Universo della materia la cui luce giunge ai nostri occhi?
In realtà nell’Universo dilaga con abbondanza enormemente maggiore una materia di altra natura, chiamata “materia oscura” proprio perché non si lascia captare dai nostri sistemi afferenti, ma che rivela comunque la propria presenza mediante la diffusione di effetti gravitazionali; una componente, questa, dell’Universo che ancora nulla ci dice della sua costituzione. Riagganciandoci a quanto si diceva sulla distinzione fra età e distanza dell’Universo osservato, al momento non ci resta che appoggiarci alla teoria della Relatività generale ensteiniana che prende in considerazione sia il fenomeno dell’espansione del tutto sia la velocità di propagazione della luce e che suggerisce la valutazione della distanza dell’orizzonte cosmologico in quei 46 miliardi e mezzo all’incirca di a/l, pari alla distanza che la luce ha superato nel tempo dell’età dell’Universo, i già citati 13,831 miliardi di anni, stima che ci autorizza a pensare un Universo del diametro di 93 miliardi di a/l. Oltre tali limiti c’è lo spazio soltanto per l’immaginazione.
Tenendo fermo il concetto espresso di “orizzonte cosmologico”, così come viene elaborato nelle nostre supposizioni, non possiamo assolutamente conoscere, allo stato attuale, che cosa ci sia al di là di quei 93 miliardi di a/l. Una domanda, senza risposta, viene a chiudere questa breve dissertazione: “L’Universo è infinito?”. Una cosa è certa: la conclusione di questi pensieri stravaganti rispetto al titolo iniziale della riflessione qui prodotta. Di fronte a tutto ciò ci sentiamo così piccoli, tali che, nonostante la nostra sciocca presunzione, la nostra inutile superbia, la nostra sicura follia, non siamo altro che esseri invisibili.
(Riflessioni da un articolo pubblicato su COELUM Astronomia, Siete sicuri di sapere quanto è grande l’universo?, Roma 21 maggio 2024)
Immagine di Copertina tratta da Space.com.
Mario Bruno 