Così cambiera' la luce delle stelle

Così cambiera' la luce delle stelle

Il celebre fisico spiega in che modo l’espansione dell’universo condizionerà la possibilità di vedere i punti più lontani

In moltissimi campi, i ricercatori darebbero un occhio della testa per poter dare un' occhiata di persona nel passato. Invece, il più delle volte devono ricostruire condizioni remote mettendo insieme le tracce che trovano, come fossili erosi dalle intemperie, frammenti di pergamene o spoglie mummificate. Per la cosmologia, lo studio dell' origine e dell' evoluzione dell' universo, non è così. È l' unico campo in cui possiamo essere realmente testimoni della storia. I puntini luminosi delle stelle che vediamo a occhio nudo sono fotoni proiettati verso di noi da qualche anno o da qualche migliaio di anni. La luce che proviene da oggetti più distanti, catturata da potenti telescopi, ha viaggiato verso di noi per tempi ancora più lunghi, a volte per miliardi di anni.

 Quando osserviamo questa luce antica, stiamo guardando - letteralmente - i tempi antichi. Nell' ultimo decennio, l' osservazione di quest' antica luce stellare ha permesso di capire meglio il passato dell' universo, ma ha anche permesso, incredibilmente, di capire meglio la natura del futuro. E il futuro che i dati suggeriscono è particolarmente inquietante per via di quella che viene definita "energia oscura". La storia di questa scoperta inizia un secolo fa con Albert Einstein, il quale capì che lo spazio non è un palcoscenico immutabile sul quale si svolgono gli eventi, come immaginava Isaac Newton. Al contrario, con la sua teoria della relatività generale, Einstein scoprì che lo spazio e il tempo possono curvarsi, distorcersi e deformarsi, reagendo come può fare un tappeto elastico su cui salti un bambino. Infatti, lo spazio è così malleabile che, secondo la matematica, le dimensioni dell' universo mutano necessariamente nel tempo. Per Einstein, questa era una conclusione inaccettabile. A lui la nozione di un cosmo che si espande o si contrae sembrava evidentemente sbagliata. Einstein reagì subito, modificando le equazioni della relatività generale in modo che i calcoli matematici "fornissero" un cosmo immutabile. In modo geniale, trovò che una semplice modifica delle equazioni della relatività generale implicava qualcosa che avrebbe sconvolto Newton: l' antigravità, una forza antigravitazionale che spinge invece di attrarre. Einstein chiamò questa energia che riempie lo spazio "costante cosmologica" e scoprì che, regolandone accuratamente il valore, la gravità repulsiva da essa prodotta annullava precisamente la normale forza di gravità attrattiva proveniente dalle stelle e dalle galassie, dando origine a un cosmo statico. Poteva fare un sospiro di sollievo.


 Dodici anni dopo, però, Einstein rimpianse il giorno in cui introdusse la costante cosmologica. Nel 1929, l' astronomo americano Edwin Hubble scoprì che le galassie lontane si stanno tutte allontanando da noi. E la spiegazione migliore di questo esodo cosmico veniva direttamente dalla relatività generale: come i semi di papavero in un muffin si separano durante la cottura mentre la pasta cresce, le galassie si distanziano mentre lo spazio in cui si trovano si espande. Le osservazioni di Hubble stabilivano che non c' è alcun bisogno di una costante cosmologica; l' universo non è statico. Se Einstein avesse semplicemente avuto fiducia nei calcoli matematici originali della relatività generale, avrebbe fatto una delle più spettacolari previsioni di tutti i tempi - che l' universo si sta espandendo - più di dieci anni prima che questo si scoprisse. Invece, rimase a leccarsi le ferite, eliminando sommariamente dalle equazioni della relatività generale la costante cosmologica, che definì, a detta di un suo fidato collega, il più grande errore della sua vita. Ma la storia della costante cosmologica era lungi dall' esser finita. Saltiamo agli anni Novanta, dove troviamo due équipe di astronomi alle prese con osservazioni meticolosamente precise di supernove molto distanti - esplosioni stellari così brillanti da poter essere viste chiaramente nel cosmo - per determinare quanto sia cambiato il tasso di espansione dello spazio nella storia dell' universo. 

Questi ricercatori si aspettavano che l' attrazione gravitazionale della materia che punteggia il cielo notturno rallentasse l' espansione, proprio come la forza di gravità della Terra rallenta la velocità di una palla lanciata verso l' alto. Con loro grande sorpresa, tuttavia, nell' analizzare i dati, le équipe rilevarono che la velocità di espansione non stava rallentando, bensì accelerando. È come se quella palla lanciata schizzasse via dalla nostra mano andando verso l' alto a una velocità sempre più grande. Ne concluderemmo che ci deve essere una forza che spinge via la palla. Allo stesso modo, gli astronomi conclusero che ci deve essere qualcosa nello spazio che allontana le galassie sempre più velocemente. Dopo aver analizzato la situazione, hanno scoperto che questa forza è molto probabilmente la forza di gravità repulsiva generata da una costante cosmologica. Se Einstein fosse ancora tra noi, la sua scoperta del fatto che la forza di gravità repulsiva fa parte del repertorio della natura gli avrebbe meritato un altro premio Nobel. Per quanto sia straordinario che perfino una delle idee "sbagliate" di Einstein si sia dimostrata profetica, ci sono ancora molti interrogativi che circondano la costante cosmologica: se c' è un' energia invisibile, diffusa, che permea lo spazio, da dove viene? Questa "energia oscura" (come oggi viene definita) è una componente permanente dello spazio, oppure la sua forza cambia nel tempo? Forse la cosa più sorprendente è una questione di particolari quantitativi. I tentativi più raffinati di calcolare la quantità di energia oscura che permea lo spazio si distanziano dal valore misurato di un fattore gigantesco di 10 alla potenza 123 (vale a dire, 1 seguito da 123 zeri) - la più grande discrepanza tra teoria e osservazione in tutta la storia della scienza. Si tratta di domande vitali da annoverare tra i più grandi misteri odierni. Ma accanto ad esse c' è una conclusione irrefutabile e particolarmente sconcertante. Se l' energia oscura non si degrada con il tempo, allora l' espansione accelerata dello spazio continuerà indisturbata, portandosi via le galassie distanti sempre più lontano e sempre più velocemente. Tra cento miliardi di anni, tutte le galassie che non si trovano nelle nostre vicinanze saranno state spazzate via dallo spazio in espansione per così tanto tempo che si staranno allontanando da noi a una velocità superiore a quella della luce. La luce emessa da queste galassie combatterà pertanto una battaglia persa per attraversare l' abisso che ci separa e che si allarga rapidamente .

 La luce non raggiungerà mai la Terra e così le galassie rimarranno permanentemente oltre la nostra capacità di vederle, per quanto potenti possano diventare i nostri telescopi. Per questo motivo, quando i futuri astronomi guarderanno il cielo, non saranno più testimoni del passato. Il passato sarà stato portato oltre i precipizi dello spazio. Le osservazioni non riveleranno altro che una scia infinita di quiete nera come l' inchiostro. Se gli astronomi, in un lontano futuro, erediteranno i documenti della nostra era, che attestano un cosmo in espansione pieno di galassie, si troveranno a dover fare una scelta singolare: crederanno alla conoscenza "primitiva" che parla di un cosmo molto contrastante rispetto a quello che tutti hanno visto per miliardi e miliardi di anni? O si concentreranno sulle proprie osservazioni e cercheranno coraggiosamente delle spiegazioni per un universo isola che contiene un piccolo sciame di galassie sospeso in un mare di oscurità immutabile - una concezione del cosmo che noi sappiamo definitivamente essere sbagliata? E se i futuri astronomi non avessero questi documenti, forse perché sul loro pianeta l' acume scientifico si sarà sviluppato molto dopo che il cielo, a notte fonda, sarà diventato nero? Per loro, la nozione di un universo in espansione brulicante di galassie sarà un concetto puramente teorico, privo di prove empiriche.

di Brian Greene


Traduzione di Luis E. Moriones


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