Quando si cuoce un pane o una fornata di muffin, si mette l’impasto in una teglia. Durante la cottura nel forno, l’impasto si espande nella teglia da forno. Eventuali gocce di cioccolato o mirtilli nell’impasto dei muffin si allontanano man mano che l’impasto si espande. Questa espansione può essere paragonata all’espansione dell’Universo, ma con una differenza fondamentale: mentre l’impasto si espande in una teglia, l’Universo non ha confini fisici in cui espandersi, si espande semplicemente in se stesso.
L’Universo è considerato tutto ciò che contiene l’Universo stesso. In un Universo in espansione, non esiste una “teglia” esterna. Anche se ci fosse, farebbe parte dell’Universo e si espanderebbe insieme ad esso. Queste concetti possono risultare complessi anche per un esperto di fisica e astronomia, poiché non troviamo situazioni simili nella vita quotidiana. È come chiedersi in quale direzione si trovi più a nord del Polo Nord.
Un’altra analogia per comprendere l’espansione dell’Universo è immaginare come le altre galassie si stiano allontanando dalla nostra, la Via Lattea. Gli scienziati osservano questo fenomeno per confermare l’espansione dell’Universo, utilizzando il tasso con cui le galassie si allontanano da noi come indicatore.
L’Universo in espansione ha avuto inizio con il Big Bang circa 13,8 miliardi di anni fa. Questo evento ha segnato l’origine dell’Universo come una singolarità estremamente densa e calda, che ha subito una rapida espansione chiamata inflazione. Nonostante il nome “Big Bang” possa suggerire un’esplosione gigantesca, in realtà è stato un periodo di rapida espansione dell’Universo, seguito da un processo di condensazione e raffreddamento che ha dato origine alla materia e alla luce.
La teoria dell’espansione dell’Universo è stata proposta per la prima volta da Alexander Friedman nel 1922, il quale ha dimostrato matematicamente che l’Universo si stava espandendo. Edwin Hubble ha successivamente confermato che l’intero Universo si espande, osservando il tasso di espansione delle galassie. Questa scoperta ha continuato a confondere gli astrofisici, poiché l’Universo sembra superare la forza di gravità che lo tiene unito mentre si espande.
Per visualizzare l’espansione dell’Universo, molti scienziati utilizzano il concetto dell’imbuto dell’espansione. Questa rappresentazione visiva aiuta a comprendere come l’espansione si sia accelerata dal Big Bang. Tuttavia, l’origine dell’energia che causa questa accelerazione, chiamata energia oscura, rimane un mistero poiché non è stata direttamente osservata o misurata.
L’energia oscura costituisce circa il 68% dell’energia totale dell’Universo, mentre la materia ordinaria rappresenta solo il 5%. Questo porta a ipotizzare l’esistenza di Universi multipli al di fuori del nostro Universo conosciuto, offrendo nuove prospettive per risolvere le sfide della fisica attuale, come l’integrazione della meccanica quantistica e della gravità.
Le teorie del multiverso, come la teoria delle stringhe e la cosmologia delle brane, offrono nuove prospettive per comprendere l’Universo e i suoi misteri. Nonostante le sfide nel conciliare le leggi della fisica su diverse scale, la ricerca continua a esplorare le profondità dell’Universo in espansione, aprendo nuove frontiere della conoscenza.
Nicole Granucci, Istruttrice di Fisica, Università di Quinnipiac
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation con licenza Creative Commons.
