Dov'è il confine dell'universo?

Quando Galileo Galilei puntò il suo primo telescopio verso il cielo nel 1610, scoprì “un insieme di innumerevoli stelle” nascoste nella fascia di luce chiamata Via Lattea. Il nostro cosmo è cresciuto in modo esponenziale quel giorno. Circa tre secoli dopo, i confini cosmici esplosero ancora una volta quando gli astronomi costruirono telescopi abbastanza grandi da dimostrare che la Via Lattea è solo uno dei tanti “universi-isole”. Ben presto scoprirono che anche l’universo si stava espandendo, con le galassie che si allontanavano le une dalle altre a velocità sempre maggiori. Da allora, telescopi sempre più grandi hanno dimostrato che l’universo osservabile si estende per un’incomprensibile estensione di 92 miliardi di anni luce e contiene forse 2 trilioni di galassie. Eppure, gli astronomi continuano a chiedersi quanto altro universo ci sia là fuori, oltre a quello che osservano."L'universo è sempre stato leggermente più grande di quello che possiamo vedere", afferma Virginia Trimble dell'Università della California, Irvine, astronoma ed esperta di storia del settore.

Costruire telescopi più grandi non aiuterà più ad estendere il cosmo. “I telescopi osservano solo l’osservabile. Non è possibile vedere indietro nel tempo oltre l'età dell'universo", spiega il cosmologo premio Nobel John Mather del Goddard Space Flight Center della NASA, che è anche capo scienziato del James Webb Space Telescope. “Quindi siamo totalmente limitati.

Abbiamo già visto tutto ciò che puoi immaginare. Ai margini vediamo il bagliore residuo del Big Bang, la cosiddetta radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB). Ma questo non è un confine magico dell'universo. Il nostro cosmo continua ad andare avanti. Forse non sapremo mai fino a che punto.

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Negli ultimi decenni, i cosmologi hanno cercato di risolvere questo mistero determinando innanzitutto la forma dell'universo, come l'antico matematico greco Eratostene calcolando le dimensioni della Terra utilizzando la semplice trigonometria. In teoria, il nostro universo può avere una delle tre forme possibili, ciascuna dipendente dalla curvatura dello spazio stesso: a sella (curvatura negativa), sferica (curvatura positiva) o piatta (nessuna curvatura). Pochi hanno sostenuto un universo a forma di sella, ma un cosmo sferico ha senso per noi terrestri. La Terra è rotonda, così come lo sono il sole e i pianeti. Un universo sferico ti permetterebbe di navigare nel cosmo in qualsiasi direzione e di ritornare al punto di partenza, come l'equipaggio di Ferdinando Magellano che circumnaviga il globo. Einstein chiamò questo modello un “universo finito ma illimitato”.

Ma a partire dalla fine degli anni ’80, una serie di osservatori orbitanti costruiti per studiare la CMB hanno effettuato misurazioni sempre più precise dimostrando che lo spazio non ha alcuna curvatura. È piatto ai limiti di ciò che gli astronomi possono misurare: se è una sfera, è una sfera così grande che persino il nostro intero universo osservabile non registra alcuna curvatura. "L'universo è piatto come un foglio di carta", afferma Mather. “Secondo questo, potresti continuare all’infinito in qualsiasi direzione e l’universo sarebbe proprio lo stesso, più o meno.” Non arriveresti mai al limite di questo universo piatto; troveresti solo sempre più galassie.

Va tutto bene per la maggior parte degli astronomi. Un universo piatto concorda sia con l’osservazione che con la teoria, quindi l’idea ora è al centro della cosmologia moderna. Il problema è che, a differenza di un universo sferico, uno piatto può essere infinito – oppure no. E non c'è un modo reale per capire la differenza. "Cosa potresti cercare per vedere se esiste un universo infinito?" dice Trimble. "Nessuno lo sa."

Quindi, invece, gli astronomi sperano che una risposta possa arrivare dalla teoria, un modello che potrebbe offrire una prova indiretta in un modo o nell’altro. Ad esempio, il Modello Standard della fisica prevedeva l’esistenza di numerose particelle, come il bosone di Higgs, anni prima che venissero effettivamente scoperte. Eppure i fisici presumevano ancora che quelle particelle fossero reali. "Se hai una buona descrizione di tutto ciò che hai osservato finora e predice che qualcosa è vero, allora ti aspetti che lo sia", dice Trimble. "Questo è il modo in cui la maggior parte degli scienziati pensa al funzionamento della scienza."

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