Cos’è l’Universo osservabile, il limite imposto dalla velocità della luce e dall’espansione cosmica che ci impedisce di vedere oltre (Crediti: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech); A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) and Z. Levay (STScI)

Nella foto: Hubble Ultra Deep Field 2014 - Immagine composita ottenuta combinando esposizioni raccolte dal telescopio spaziale Hubble tra il 2002 e il 2012, che mostra migliaia di galassie a distanze estreme, alcune delle più lontane mai osservate.

Crediti: NASA, ESA, H. Teplitz and M. Rafelski (IPAC/Caltech); A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona State University) and Z. Levay (STScI)

L'Universo è molto più grande di ciò che si può vedere: infatti è possibile accedere solo alla porzione di Universo da cui, in linea di principio, può essere arrivata qualche informazione, come la luce, dal Big Bang fino a oggi.

In cosmologia questa porzione viene definita “Universo osservabile”: è una regione di spazio a forma di sfera, con l’osservatore al centro, che contiene tutto ciò che può aver interagito causalmente con lui dall’epoca del Big Bang. “Osservabile” non indica soltanto ciò che i telescopi attuali riescono a vedere, ma tutto ciò che sarebbe teoricamente accessibile se si avessero a disposizione strumenti perfetti, a patto che la sua luce abbia avuto il tempo di raggiungere la Terra.

Questo limite superiore alla conoscenza esiste come conseguenza di due vincoli fondamentali: la velocità finita della luce e l’età dell’Universo, stimata in circa 13,8 miliardi di anni. Poiché la luce impiega tempo a viaggiare, oltre una certa distanza la luce delle galassie non ha ancora avuto il tempo di arrivare alla Terra, creando un “orizzonte cosmico” che delimita l’Universo osservabile.

Per la Terra, l’Universo osservabile è una sfera con un raggio di circa 46 miliardi di anni luce e quindi un diametro di circa 93 miliardi di anni luce. In questo volume si stima l’esistenza di circa duemila miliardi di galassie, organizzate in ammassi e superammassi di galassie. La sfera osservabile è quindi molto più grande della “semplice” età dell’Universo espressa in anni luce: anche se la luce più antica ha viaggiato per circa 13,8 miliardi di anni, lo spazio stesso si è espanso nel frattempo, così gli oggetti che l’hanno emessa oggi si trovano molto più lontani di 13,8 miliardi di anni luce.

L’espansione dell’Universo fa sì che il confine dell’Universo osservabile si allontani nel tempo: con il passare dei miliardi di anni diventerà possibile vedere regioni oggi ancora “oltre l’orizzonte”. Allo stesso tempo, a causa dell’espansione accelerata, esistono regioni che si stanno allontanando così velocemente che in futuro diventeranno di fatto per sempre irraggiungibili, anche con segnali luminosi emessi oggi.

Ogni punto dello spazio possiede il proprio Universo osservabile: altri osservatori lontani vedrebbero una sfera diversa da quella della Terra, in parte sovrapposta o quasi del tutto distinta, a seconda della distanza che li separa. L’Universo osservabile non è quindi un confine fisico dell’Universo, ma un limite alla capacità di conoscerlo: oltre questo orizzonte, almeno per ora, il cosmo resta nascosto.