Espansione dell'Universo più veloce della luce

Astronomia, l'Universo e la luceOgni tanto può capitare, senza volerlo, di scoprire qualcosa che metta in dubbio il proprio background culturale. Magari, cercando nei libri, in rete, un'informazione su un argomento che appassiona, come l'astronomia, se ne trova un'altra che lascia un attimo basiti. A dir la verità, per molto più di un attimo.

Gli esperti sorrideranno di fronte ad una scoperta così relativamente straordinaria ma ovvia per loro. Lo so ma, ahimè, non è sufficiente come ostacolo: ormai ho deciso di spiegare (sperando di non fare brutte figure) e commentare quanto ho appreso settimane fa, in modo da poter suscitare interesse e/o sorpresa a quanti, come me, hanno tale passione e ancora molto da imparare.

Paliamo di velocità, la velocità della luce, quell'unità di misura che sentiamo nominare già dalla prima infanzia, nei fumetti, da amici, conoscenti, professori o da attori in film di fantascienza. Non si può rimanere impassibili davanti a qualcosa di così affascinante. Opinione personale, eh!

Chi poi ha approfondito un po' di più l'argomento, ha anche capito che niente può muoversi più veloce della luce. Almeno, niente che abbia una massa. L'Universo non lo concede, proprio non ne vuole sapere. Nemmeno i neutrini, nonostante il clamore iniziale sollevato dall'esperimento del CERN il 22 settembre 2011, i cui risultati furono poi confutati dalle prove successive. Solo i fotoni, che compongono la luce, possono muoversi con quella rapidità.

(Parentesi)

Parliamo della propagazione di un'onda elettromagnetica e di una particella senza massa che, nel vuoto (quindi senza alcun attrito) raggiunge la velocità di 299.792.458 m/s (circa 300.000 chilometri al secondo). A tale valore è stato dato un nome da Paul Drude nel 1894, anzi, una lettera: "c", abbreviazione dal latino "celeritas". La famosa "c" che troviamo nell'altrettanto nota formula di Einstein (E=mc²).

Il primo a fornire un contributo scientifico in merito fu il nostro Galileo Galilei. Al fisico pisano venne il sospetto che la luce non fosse istantanea (come si era sempre creduto), ma che avesse una propria velocità, con la quale poteva propagarsi. L'astronomo toscano, però, non riuscì a provare la sua intuizione.

Per una prima misurazione si dovette aspettare il 1676, quando il danese Ole Rømer, grazie all'osservazione delle lune di Giove, calcolò la velocità della luce: circa 210.800.000 m/s (210.800 km/s). Non era il valore giusto ma considerando gli strumenti e le conoscenze dell'epoca, l'assenza di un cronometro ad alta precisione ad esempio, dobbiamo ammettere che si avvicinò notevolmente alla realtà.

(Chiusa la parentesi)

Il concetto base, che nessuna massa può raggiungere o avvicinarsi alla velocità della luce, lo si può capire analizzando proprio la formula di Albert Einstein, perché se è vero che E=mc² (dove E sta per "energia", m per "massa", c per "velocità della luce"), allora, l'energia necessaria, che ci serve per raggiungere i 300 milioni di metri al secondo, è davvero troppo, troppo, troppo elevata: già la velocità della luce è altissima, se poi la eleviamo al quadrato e la moltiplichiamo ancora per una massa... ci servirebbe una quantità di energia stratosferica, assurda. Impossibile.
La luce, invece, raggiunge tale velocità perché non ha massa, quindi sfugge a tale limite.

Bene. Spero che questo punto sia chiaro, per poter passare alla "notizia" che mi ha lasciato a bocca aperta.

Niente è più veloce della luce? La risposta è "NI". Qualcosa esiste che si muove più rapidamente ed è, come avrete capito del titolo di questa pagina, l'espansione dell'Universo.

Già, sappiamo che l'Universo è in continua espansione, dal momento del Big Bang in poi. Ma forse non tutti sanno che questa espansione ha una accelerazione davvero notevole e che ad un certo punto ha superato la velocità della luce. Nulla impedisce allo spazio di espandersi più velocemente della luce. In pratica, all'interno del "contenitore" (l'Universo) tutto è regolato da determinate leggi; tuttavia, il "contenitore", che tutto contiene, non è obbligato a rispettarle. Forse risponde a leggi fisiche "superiori", alle quali, nel caso esistessero, tutti gli universi rispondono (teoria del multiverso).

Una scoperta davvero interessante, ma non è finita qui.

Infatti, tale superamento, comporta tutta una serie di conseguenze impressionanti.

Prima di tutto, che al momento, dalla Terra, non possiamo vedere tutte le stelle dell'Universo. Quelle che riusciamo a vedere, anche con telescopi ultratecnologici o strumenti non ancora inventati, sono di un numero limitato. In questo caso si parla di "Universo osservabile", una sorta di sfera al cui centro si trova l'osservatore; i confini si trovano a circa 46 miliardi di anni luce (equivalente al raggio di tale sfera, mentre il diametro è il doppio, 92 miliardi di anni luce); oltre non si vede nulla, buio pesto. Tutte le stelle che non possiamo vedere, non le vedremo mai, neanche tra miliardi di anni.

Questo perché si allontanano ad una velocità superiore a quella della luce. Perciò, la luce da loro emessa verso di noi arriva fino ad un certo punto, poi si ferma, non ce la fa ad andare oltre. La causa è proprio la velocità di espansione dell'Universo, maggiore di quella della luce.

Pazzesco, vero? Per me lo è stato e lo è tuttora.

Secondo punto. Più passa il tempo, più l'Universo si espande, più le stelle, le galassie si allontanano da noi e più saranno quelle che cesseranno di essere visibili dal nostro pianeta.
Per assurdo, arriverà il giorno in cui alzando lo sguardo verso il cielo notturno, non vedremo più alcun punto luminoso, niente di niente, se non i corpi del nostro sistema solare e qualche "vicino".

Terzo punto. Tutto ciò che vediamo noi oggi, ad esempio a 13,8 miliardi di anni luce, lo vediamo perché la luce è partita appunto 13,8 miliardi di anni fa. Nel frattempo, però, quelle stelle e galassie si sono allontanate, perciò la luce emessa negli ultimi miliardi di anni, non la vedremo mai (potrebbe interessarti anche "Qual è la velocità della Terra nello Spazio").
Un po' contorto come pensiero, lo ammetto (mi scuso in anticipo), ma spero che sia comunque stato compreso.

L'Universo e l'uomo
Photo by Greg Rakozy on Unsplash

Ovvio, si parla di miliardi di anni e chissà se ci sarà ancora vita sulla Terra, chissà se il Sole continuerà ad essere utile per i nostri discendenti o motivo di estinzione. Tuttavia, il pensiero che a poco a poco scomparirà l'attuale volta celeste... beh, mi turba non poco, pur sapendo che probabilmente diventerò io stesso polvere di stelle.