La domanda è di una complessità e profondità che vanno ben oltre una semplice risposta di poche righe.

L’espansione dell’Universo implica, a meno di non fare ipotesi molto pesanti e non verificate da nessun esperimento, l’esistenza di un "istante iniziale", chiamato Big Bang. Mettiamo caso che, un istante dopo il Big Bang, un atomo in una regione dell’Universo emetta un raggio di luce (un fotone).  Dopo 13,7 miliardi di anni (l’età attuale dell’Universo), questo fotone non potrà essersi allontanato all’infinito.  Ma siccome ha viaggiato in un Universo in espansione, calcolare esattamente dove possa essere arrivato non è immediato, e richiede di sapere esattamente come si è espanso l’Universo.

La distanza che questo raggio di luce può avere percorso si chiama "orizzonte", e ha un significato preciso: dato che nessuna informazione può viaggiare più veloce della luce, due zone di Universo più lontane dell’orizzonte non possono mai avere avuto alcun tipo di interazione.  Quindi l’orizzonte cosmologico definisce quella parte di Universo che noi possiamo e potremo vedere in tutta la nostra vita.

Possiamo adesso considerare il problema da un altro punto di vista, forse anche più intuitivo, cioè quello di un astronomo che guarda una stella o una galassia lontana con il suo telescopio.

Dato che la luce viaggia a una certa velocità, guardare lontano significa guardare indietro nel tempo. Noi vediamo la luna non com’è "adesso" ma com’era poco meno di un secondo prima, il sole com’era circa otto minuti prima, la galassia di Andromeda com’era due milioni di anni fa e così via.

Quando guardiamo oggetti molto lontani, a distanze "cosmologiche", per capire quanto sono lontani dobbiamo tenere conto che, mentre la luce viaggiava verso di noi, l’Universo si è espanso. A questo punto parlare di "distanza" diventa molto complicato; in cosmologia esistono diversi tipi di distanze, che dipendono dalle diverse definizioni operative che possiamo dare al concetto di distanza.  Normalmente queste definizioni sono equivalenti, ma diventano diverse se l’Universo è in espansione.

Quindi una frase come questa: "se osservo oggetti lontani 10 miliardi di anni luce li osservo com’erano 10 miliardi di anni fa", frase che spesso mi capita di dire (con i dovuti "caveat") nelle conferenze pubbliche, ad essere precisi non è corretta.  Proviamo a definire la distanza in questo modo: immaginiamo di fermare l’Universo e di misurare con un metro la distanza tra noi e la posizione dov’è oggi la galassia che 10 miliardi di anni fa ci ha lanciato un raggio di luce.

Chiaramente questa distanza (chiamata "distanza propria") sarà maggiore di 10 miliardi di anni luce, perché i pochi centimetri percorsi nei primi istanti possono corrispondere a chilometri o anni luce.  Per fare un esempio, nel caso più semplice di espansione (detto di Einstein-De Sitter), la distanza propria sarà tre volte quella che avrebbe percorso la luce in un Universo statico, cioè 30 miliardi di anni luce.  Ma questa misura di distanza, utilissima per i teorici, non ha alcuna applicazione pratica perché è impossibile fare misure allo stesso tempo cosmico.

Queste poche righe sintetizzano alcuni elementi di cosmologia, che sono approfinditi in innumerevoli fonti. Ahimè, il materiale migliore si trova in inglese, ma è stato tradotto in italiano il celebre tutorial di cosmologia di Ned Wright, che si può trovare qui:

http://www.vialattea.net/cosmo/

Mi permetto anche di consigliare le mie lezioni del corso di Introduzione all’Astrofisica (pubblicate anche da Ulisse come materiale divulgativo), che non vanno in profondità ma non danno per scontata una conoscenza di relatività generale:

http://physics.infis.univ.trieste.it/~monaco/