Il redshift cosmologico

Una questione di astrofisica che non ho mai capito, pur nei suoi termini divulgativi, è quella del redshift cosmologico, col solito esempio del palloncino che si gonfia, e i cui “abitanti bidimensionali” credono di veder allontanare da sé i propri vicini e di essere al centro dell’espansione: in realtà, si precisa poi nei testi che mi capita di leggere, non c’è un vero allontanamento reciproco in senso classico fra due oggetti ma una dilatazione dello spazio fra gli stessi. Il vero movimento reciproco si sovrappone quindi a quello cosmologico, e negli oggetti vicini può determinare un blueshift

effettivamente Doppler (come nel caso di Andromeda), mentre in quelli lontani prevale la dilatazione spaziale di tipo cosmologico. Mi sembra ci sia qualcosa che non va. Se vi è una dilatazione intrinseca dello spazio o dello spazio-tempo, la dilatazione (pur piccolissima) dovrebbe riguardare anche lo spazio compreso fra molecole, fra atomi, fra particelle subatomiche e anche il loro interno, se hanno una dimensione spaziale. Quindi dovrebbe dilatarsi anche il metro in base al quale diciamo che gli oggetti sono distanti da noi una certa quantità K; ne ricaverei che gli omini bidimensionali sul palloncino possono sì capire di vivere su una superficie curva, e cioè non euclidea (anche solo disegnando triangoli e misurandone gli angoli), ma non possono rendersi conto di nessuna espansione di tipo cosmologico attorno a loro, proprio perchè tutto lo spazio si sta dilatando.
In conclusione, andando a misurare la distanza fra noi e un determinato quasar col metro campione non dovremmo rilevare nessuna variazione di distanza fra oggi e alcuni miliardi di anni fa, se non dovuta a un effettivo spostamento relativo in senso classico fra i vari oggetti. Non credo certo di poter essere io a sconvolgere le attuali teorie cosmologiche, e quindi ne deduco che il mio ragionamento non tiene conto nella sua banale semplicità di tutti i parametri in gioco e pertanto è errato o inadeguato. Dove?

Maurilio Grassi
13 novembre 2004
La base è che la relatività generale permette sì una deformazione dello spazio e del tempo ma solo in relazione al comportamento della materia. Quindi non è vero che tutto si espande nell'Universo. L'espansione avviene su grandissime distanze, cosmologiche appunto, diciamo da qualche milione di anni luce in su, poichè visto da quelle distanze l'Universo appare omogeneo e isotropo, e la soluzione delle equazioni di Einstein prevede proprio l'espansione.

Su scale più piccole, per esempio all'interno di una galassia, le stelle, i pianeti e il gas diffuso modificano la struttura dello spaziotempo, la quale non si espande. Quindi, gli omini sul palloncino, non espandendosi assieme all'espansione cosmologica, la percepiscono proprio come un allontanamento delle altre galassie.

Carlo Baccigalupi Settore di Astrofisica, SISSA, Trieste

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