Il vero significato dell'espansione dell'Universo

cosmologia060525

Salve. Studiando cosmologia a scuola mi è sorto un dubbio che il mio prof non ha saputo chiarire: l'Universo, nei primi attimi di "vita" si è espanso più velocemente della luce. Mi è stato detto che in realtà questa espansione non è da intendere come un moto reale della materia ma come un’espansione della trama spaziotemporale, rispetto alla quale le galassie sono ferme. Come è possibile? Ci sono dei calcoli precisi che ce lo confermano? Inoltre volevo sapere qualcosa di più preciso sul fatto che l'Universo stia accelerando la propria espansione. Questa accelerazione non potrebbe essere spiegata grazie ai risultati ottenuti da Franklin Felber, secondo i quali un corpo portato a una velocità superiore al 57,7% della velocità della luce proietterebbe davanti a sé un "fascio antigravitazionale"? Mi scuso per la lunghezza della domanda e ringrazio per la risposta.

Stefano Zamuner
10 maggio 2006
Parlare di velocità di espansione dell'Universo non ha molto senso, perché non è mai precisato rispetto a che cosa o a chi tale velocità è intesa. Se pensiamo a un osservatore che vede attorno a sé l'Universo espandersi, questi deve appunto "vedere" una qualche parte dell'Universo e poi deve avere un criterio per decidere la velocità di allontanamento da sé. Ciò è quanto accade "ora" osservando le galassie lontane. La luce da queste ultime ci arriva con una proprietà detta dell'arrossamento spettrale; questa è caratteristica della radiazione emessa da una sorgente in moto relativo di allontanamento. La legge fisica che regola tale fenomeno ci dice con quale velocità la galassia osservata si allontana da noi. Questo comportamento se da un lato ci dice che l'Universo in effetti si espande ci dice anche che la velocità di recessione è sempre e strettamente minore della velocità della luce. Questa circostanza ovviamente esclude l'effetto Felber per spiegare l'accelerazione dell'Universo. Quest'ultima non ha ancora una sua spiegazione convincente per cui essa rimane uno dei grandi problemi irrisolti della cosmologia moderna.

Se pensiamo invece all'Universo primordiale, la sua espansione estremamente rapida, detta anche inflazione, non deve essere vista come il risultato di un'interazione causale fra parti differenti dello stesso ma come il risultato di un comportamento temporale dell'intorno di ogni punto dell'Universo indipendentemente da quello, ancorché simile, di ogni altro punto. Ovviamente la ragione di tale comportamento dell'Universo primordiale non è ancora privo di ambiguità ma ha il merito di render conto di alcune caratteristiche osservative dell'Universo come noi lo osserviamo ora.

Infine come può l'Universo espandersi mentre le galassie in esso rimangono fisse rispetto alla trama spaziotemporale? Immagini un palloncino su cui sia disegnata una griglia di linee e siano a loro volta disegnati, nei punti di intersezione, dei punti neri. Se il palloncino si gonfia, la griglia si allarga e i punti neri si allontanano l'uno dall'altro ma rimangono sempre nelle intersezioni fra le linee della griglia. Quindi rispetto a ognuno dei punti tutti gli altri si allontanano fra loro ma al contempo rimangono fissi rispetto alla griglia. Ciò è quanto accade alla galassie nell'Universo.

Fernando De Felice Dipartimento di Fisica, Università di Padova

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