L’universo si espande sempre più veloce?

Ma insomma, si sta allargando ‘sto universo o no? E se sì, sta accelerando come un Formula 1 in un rettilineo infinito, o è più un bradipo che si stiracchia dopo un pisolino? Se anche voi, come me, ogni tanto alzate gli occhi al cielo stellato chiedendovi quale sia la velocità di fuga cosmica di queste serate, allora siete nel posto giusto. Preparate il caffè, o magari uno spritz, perché stiamo per fare un viaggio a spasso nel cosmo, scoprendo se la realtà supera di gran lunga la fantasia dei nostri scienziati, o se questi ultimi si inventano le cose per tenersi occupati. Spoiler: è un po’ entrambe le cose, e la risposta è più strana di quanto possiate immaginare.

Una storia di espansione e sorprese

Tanto per cominciare, l’idea che l’universo si stia espandendo non è proprio una novità. Einstein, con la sua teoria della relatività generale, ce l’aveva già buttata lì, anche se inizialmente era un po’ titubante e si inventò persino la “costante cosmologica” per far tornare i conti con un universo statico, cosa che poi si rivelò essere un colpo di genio postumo. Poi arrivò Edwin Hubble negli anni ’20, che con i suoi telescopi potenti osservò che le galassie si stavano allontanando da noi, e più erano lontane, più velocemente scappavano. Era come essere al centro di una gigantesca torta che cresce in continuazione, e noi siamo lì, fermi, mentre l’impasto si espande in tutte le direzioni. Bellissimo, no? Solo che, come spesso accade, la natura ha deciso di darci un altro paio di schiaffi in faccia, ma in senso buono, ovviamente.

Il colpo di scena: l’accelerazione cosmica

Per decenni, la maggior parte dei cosmologi pensava che, sebbene l’universo si stesse espandendo, la forza di gravità di tutta la materia presente dovesse rallentare questa espansione. Immaginate di lanciare una palla in aria: dopo un po’, rallenta e poi ricade. L’espansione cosmica, si pensava, funzionasse in modo simile, magari con una decelerazione più o meno accentuata a seconda della quantità di “roba” nell’universo. Poi, verso la fine degli anni ’90, due gruppi indipendenti di scienziati, studiando le supernove di tipo Ia (che sono come delle candele standard per misurare le distanze cosmiche), fecero una scoperta sconvolgente. Le supernove più lontane sembravano essere meno luminose di quanto ci si aspettasse, il che significava che erano più lontane. E se sono più lontane, significa che l’espansione non solo non sta rallentando, ma sta addirittura accelerando. Un po’ come se, lanciando la palla in aria, questa improvvisamente prendesse un secondo vento e iniziasse a salire sempre più veloce.

Cosa spinge questa accelerazione? L’energia oscura, naturalmente!

Questa accelerazione dell’espansione cosmica è stata una vera rivoluzione, tanto che i protagonisti di questa scoperta hanno vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2011. Ma la vera domanda è: cosa sta causando questa accelerazione? La risposta, al momento, è un mistero affascinante e un po’ frustrante chiamato energia oscura. Sappiamo che c’è, sappiamo che costituisce circa il 70% dell’universo (sì, avete capito bene, il 70% è roba che non capiamo!), ma non sappiamo bene cos’è. Le ipotesi sono tante: potrebbe essere una proprietà intrinseca dello spazio vuoto (la famosa costante cosmologica di Einstein, rivalutata!), un nuovo tipo di campo energetico che permea tutto, o qualcosa di completamente alieno alle nostre attuali conoscenze. Quello che sappiamo è che questa energia oscura esercita una sorta di “pressione negativa” che contrasta la gravità e spinge l’universo a espandersi sempre più velocemente.

Per darvi un’idea della proporzione delle componenti dell’universo, possiamo dare un’occhiata a questa tabella:

Pensateci un attimo: noi, con tutta la nostra tecnologia, tutto ciò che conosciamo e vediamo, siamo solo una briciola nel grande banchetto cosmico. Il resto è roba che ci sfugge completamente. Un po’ come essere in una festa dove l’80% degli invitati è invisibile e nessuno sa cosa stia mangiando o bevendo, ma stanno tutti ballando e spingendo il resto della sala a muoversi sempre più velocemente.

Le implicazioni per il futuro

Se l’espansione accelerata continua, cosa succederà? Beh, le prospettive non sono esattamente da picnic cosmico per le generazioni future. Le galassie più lontane, quelle che vediamo oggi come puntini luminosi, si allontaneranno da noi sempre più velocemente, fino a superare la velocità della luce (rispetto a noi, non violando quindi la relatività, perché è lo spazio stesso che si espande). In un futuro lontanissimo, il nostro cielo potrebbe diventare un deserto nero, con la nostra galassia, la Via Lattea, e forse qualche galassia vicina come unici avamposti visibili. Questo scenario, a volte chiamato “Big Freeze” o “Big Rip” (a seconda dei dettagli su come l’energia oscura potrebbe evolversi), è una delle possibili conclusioni della storia cosmica.

Certo, stiamo parlando di scale temporali talmente enormi che per noi, qui e ora, è difficile anche solo immaginarle. In fondo, preoccuparsi di cosa succederà tra miliardi di anni quando la Via Lattea sarà l’unica isola visibile in un oceano di oscurità è un po’ come preoccuparsi di dover pagare la tassa di soggiorno tra tre secoli. Ma è proprio questa capacità di immaginare e studiare questi futuri lontani che rende la fisica e la cosmologia così affascinanti. È la nostra curiosità, il nostro bisogno di capire il nostro posto nell’universo, che ci spinge avanti.

Domande frequenti

L’universo si sta espandendo più velocemente rispetto a quando è iniziato?

No, l’espansione è iniziata con il Big Bang. Quello che sta succedendo ora è che l’espansione, dopo un periodo iniziale in cui potrebbe essere stata più rapida, ha iniziato a rallentare a causa della gravità, ma poi è stata ripresa e sta accelerando grazie all’energia oscura. Quindi, non è “più veloce di quando è iniziato”, ma sta prendendo una “seconda accelerazione” grazie all’energia oscura.

L’energia oscura influenzerà anche la Terra?

Direttamente, no. L’energia oscura agisce su scale cosmiche, spingendo lo spazio tra le galassie. Le forze che tengono insieme il nostro sistema solare, la Terra e noi stessi sono molto più forti e di natura diversa, principalmente elettromagnetiche e nucleari. Quindi, per ora, possiamo dormire sonni tranquilli riguardo all’energia oscura che ci “schiaccia” o ci “allunga”.

Se l’universo si espande sempre più velocemente, cosa c’era prima del Big Bang?

Questa è la domanda da un milione di dollari cosmici! La nostra attuale comprensione della fisica, inclusa la relatività generale, funziona bene per descrivere l’universo a partire da un istante brevissimo dopo il Big Bang. Il concetto di “prima” diventa problematico, perché il tempo stesso potrebbe essere iniziato con il Big Bang. È un’area di ricerca attiva e affascinante dove le idee si scontrano.

C’è un limite alla velocità di espansione dell’universo?

Mentre nessun oggetto può viaggiare più veloce della luce attraverso lo spazio (limite imposto dalla relatività), l’espansione dello spazio stesso non ha un limite intrinseco di velocità. L’energia oscura, se continua ad agire come pensiamo, può far sì che regioni dello spazio si allontanino l’una dall’altra a velocità sempre maggiori. Quindi, sì, l’espansione può effettivamente superare qualsiasi velocità nel tempo.