L'universo ha un confine?

Nel linguaggio quotidiano, un "confine" suggerisce una linea di demarcazione tra un dentro e un fuori. Ma ha senso parlare di confini quando ci riferiamo all'universo? Per rispondere, dobbiamo distinguere tra universo totale e universo osservabile.

• L'universo totale è, per definizione, tutto ciò che esiste: spazio, tempo, materia, energia. In questo senso, parlare di un "fuori" non ha significato.
• L'universo osservabile, invece, è la porzione di universo da cui la luce ha avuto il tempo di raggiungerci dalla nascita dell'universo, cioè dal Big Bang.

Poiché la luce viaggia a velocità finita (circa 300.000 km/s), possiamo osservare solo gli oggetti la cui luce ha avuto tempo di arrivare fino a noi.

Questo crea una sorta di "bolla visibile" con un raggio di circa 46 miliardi di anni luce e un diametro di 92 miliardi di anni luce.

Si tratta del cosiddetto universo osservabile.

Nota. Sappiamo che l'universo ha 13,8 miliardi di anni, quindi come mai vediamo fino a 46 miliardi di anni luce? Questo si spiega perché, mentre la luce viaggiava verso di noi, lo spazio stesso si stava espandendo, aumentando le distanze tra i vari punti dell'Universo.

Il paradosso del "confine" dell'universo osservabile

L'universo osservabile ha un raggio finito (46 miliardi di anni luce), ma questo non rappresenta un vero confine fisico.

Oltre quel limite, la luce non ha ancora avuto tempo di raggiungerci oppure è stata talmente "dilatata" dall'espansione da diventare non rilevabile.

Tuttavia, ciò non significa che oltre non ci sia nulla: semplicemente, non possiamo osservarlo.

Va anche detto che non esiste un "centro" dell'universo, né la nostra galassia si può considerare come tale.

In generale ogni osservatore, in qualunque punto dell'universo, ha il suo universo osservabile personale, centrato su di sé, oltre al quale non riesce a vedere.

L'espansione dello spazio e l'orizzonte degli eventi cosmologico

L'universo non è statico ma in continua espansione.

A causa dell’espansione accelerata dello spazio (per via dell’energia oscura), esiste una soglia oltre la quale la luce emessa oggi non potrà mai raggiungerci, nemmeno aspettando un tempo infinito.

Questa soglia è detta “orizzonte degli eventi cosmologico” ed è una distanza stimata in circa 16 miliardi di anni luce. oltre la quale non potremo mai vedere nulla, nemmeno in futuro.

Questo perché lo spazio tra noi e quegli oggetti si espande troppo rapidamente e la luce emessa non riuscirà mai a raggiungerci.

Esempio. Se oggi esplodesse una supernova a 17 miliardi di anni luce da noi, la sua luce non potrebbe mai arrivare a noi, neanche in futuro, perché lo spazio tra noi e lei si espande troppo in fretta. Quindi la sua luce non ci raggiungerebbe mai.

Possiamo raggiungere il bordo dell'universo?

Anche viaggiando alla velocità della luce, non potremmo mai raggiungere il "bordo" dell'universo osservabile, perché si allontana più rapidamente di quanto possiamo muoverci.

L'espansione dello spazio agisce come un nastro trasportatore che si allunga più in fretta di noi.

L'universo è piatto o curvo?

Secondo i dati più recenti (radiazione cosmica di fondo, misure di redshift), l'universo sembra essere piatto.

Tuttavia, non possiamo escludere una leggerissima curvatura su scale enormi.

A riguardo esistono due ipotesi speculative:

• Universo ipersferico: una specie di sfera quadridimensionale, chiusa su se stessa.
• Universo a forma di toro (ciambella): lo spazio potrebbe essere "ricurvo" su più dimensioni, permettendo effetti come vedere due volte la stessa galassia da angolazioni diverse.

Il futuro dell'universo: Big Freeze, Big Crunch o altro?

Esistono diverse teorie cosmologiche sul futuro dell'universo.

Quelle più dibattute nella comunità scientifica sono il Big Crunch, il Big Freeze e il Big Rip.

• Big Crunch: l'universo si richiude su se stesso. Oggi considerata poco probabile.
• Big Freeze: l'espansione continua per sempre, portando l'universo a un raffreddamento e rarefazione estrema.
• Big Rip: l'espansione dell'universo continuerà ad accelerare fino a dividere ogni singolo atomo dell'universo.

In caso di Big Freeze, se l'espansione si arrestasse in futuro, potremmo immaginare di poter raggiungere i 46 miliardi di anni luce attuali dell'universo osservabile.

E oltre?

Che ci sia o meno un "oltre" al nostro universo è questione ancora aperta.

Alcune teorie cosmologiche ipotizzano l'esistenza di un multiverso: una collezione di universi separati, ciascuno con le proprie leggi fisiche.

Per ora, queste rimangono speculazioni, ma sono strumenti utili per esplorare i limiti della nostra conoscenza.

In conclusione, l'universo osservabile ha un raggio finito, ma non un confine nel senso comune.

Non possiamo sapere se esista un bordo "fisico" all'universo, e forse potremmo non poterlo mai scoprire.

Tuttavia, proprio questo mistero alimenta la curiosità scientifica e ci spinge a continuare l'esplorazione, tra fisica, filosofia e immaginazione.

E così via.