Le dimensioni dell'Universo

Un buco nero

Una domanda terra terra, da profano. Una curiosità. Riguarda le dimensioni dell’Universo. Secondo un certa teoria non è infinito, perché altrimenti dovremmo vedere il cielo completamente illuminato in quanto, in ogni sua posizione, dovrebbe apparire materia luminosa più o meno lontana. Secondo un’altra, possiamo vederne solo una parte perché essendo in espansione, percepiamo solo la luce delle stelle che si allontanano rispetto a noi ad una velocità inferiore a quella della luce. Ma mi domando, siccome sembra, se non sbaglio, che buona parte della materia ivi presente è costituita dai famosi buchi neri e questi come si sa catturano anche la luce, non è che pur essendo l’universo infinito, percepiamo solo la luce che riesce a passare? Grazie.

Giorgio Boni
23 ottobre 2009

La sua domanda è di fatto legata al famoso paradosso di Olbers (un astronomo tedesco dell'ottocento, anche se il paradosso fu discusso già dai primi anni del '600). Se l'Universo ha praticamente infinite stelle perché il cielo non è luminoso come la superficie del Sole anche di notte?
Pensiamo infatti di metterci al doppio della distanza dal Sole. Riceveremmo un quarto dei fotoni che ricevevamo prima ma anche la sua area sarebbe di un quarto più piccola. Quindi la sua intesità luminosa per unità di area rimarrebbe costante.
Se ci sono un'infinità di stelle esse copriranno tutto il cielo visibile e in ogni direzione ci dovremmo aspettare una luminosità che in media sarà quella di una stella di media luminosità.

Le vie d'uscita più accettate al paradosso (e sicuramente corrette) sono due:
1) l'Universo non è statico ma si sta espandendo
2) l'Universo ha un'età finita e la luce può raggiungerci solo dall'interno di una sfera di raggio pari alla distanza coperta dalla luce durante la vita dell'Universo. In realtà la luce ha viaggiato liberamente da un'era posteriore al Big Bang, quella in cui l'interazione con le particelle cariche è diventata trascurabile. Questo limite effettivo si chiama superficie di ultimo scattering ed è da qui che vediamo arrivare la cosiddetta radiazione di fondo cosmico.

La sua proposta che il paradosso sia risolto dai buchi neri non credo possa funzionare. I buchi neri sono oggetti estremamente compatti, la cui densità nell'Universo è di gran lunga inferiore a quella delle stelle (non tutte stelle stelle finiscono la loro vita come un buco nero). Inoltre se della luce "illumina" un buco nero, gran parte di essa sarà deviata dal tremendo campo gravitazionale mentre solo una minima parte inciderà in modo tale da essere assorbita.

Stefano Liberati Settore di Astrofisica, SISSA, Trieste
Keywords: cosmologia

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