Quanto è grande l’universo?

Quanto è grande l' universo ? È una delle questioni fondamentali dell'astronomia . Cercando il punto osservabile più lontano dalla Terra (e, per estensione, il più antico data la velocità della luce ) possiamo stimare un diametro.

Grazie alla tecnologia in evoluzione, gli astronomi sono in grado di guardare indietro nel tempo fino ai momenti immediatamente successivi al Big Bang. Questo potrebbe sembrare implicare che l'intero universo risieda nel nostro punto di vista. Ma la dimensione dell'universo dipende da una serie di cose, inclusa la sua forma e l'espansione.

Di conseguenza, mentre possiamo fare stime sulle dimensioni dell'universo, gli scienziati non possono dargli un numero.

L'universo osservabile

Nel 2013, la missione Planck This Web della European This Web Agency ha rilasciato la mappa più accurata e dettagliata (si apre in una nuova scheda) mai realizzata con la luce più antica dell'universo. La mappa ha rivelato che l'universo ha 13,8 miliardi di anni. Planck calcolò l'età studiando il fondo cosmico a microonde .

"La luce cosmica di fondo a microonde è un viaggiatore di molto lontano e molto tempo fa", ha affermato Charles Lawrence, lo scienziato del progetto statunitense per la missione presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, in California, in una dichiarazione (si apre in una nuova scheda). "Quando arriva, ci racconta l'intera storia del nostro universo".

A causa della connessione tra la distanza e la velocità della luce, ciò significa che gli scienziati possono osservare una regione di questo Web che si trova a 13,8 miliardi di anni luce di distanza. Come una nave nell'oceano vuoto, gli astronomi sulla Terra possono girare i loro telescopi per scrutare 13,8 miliardi di anni luce in ogni direzione, il che pone la Terra all'interno di una sfera osservabile con un raggio di 13,8 miliardi di anni luce. La parola "osservabile" è la chiave; la sfera limita ciò che gli scienziati possono vedere ma non ciò che c'è.

Ma sebbene la sfera appaia con un diametro di quasi 28 miliardi di anni luce, è molto più grande. Gli scienziati sanno che l'universo si sta espandendo. Pertanto, mentre gli scienziati potrebbero vedere un punto che si trova a 13,8 miliardi di anni luce dalla Terra al momento del Big Bang, l'universo ha continuato ad espandersi nel corso della sua vita. Se l'inflazione si è verificata a un tasso costante per tutta la vita dell'universo, quello stesso punto è a 46 miliardi di anni luce di distanza oggi secondo Ethan Siegel, scrivendo per Forbes (si apre in una nuova scheda), rendendo il diametro dell'universo osservabile una sfera attorno 92 miliardi di anni luce.

Queste stime sono ulteriormente complicate dalla possibilità che l'universo non si espanda in modo uniforme. L'ESA (si apre in una nuova scheda) ha riportato uno studio del 2020 utilizzando i dati dell'ESA XMM-Newton, della NASA Chandra This Web Telescope e degli osservatori di raggi X di Rosat suggerisce che l'universo non si sta espandendo alla stessa velocità in tutte le direzioni. Lo studio ha misurato le temperature dei raggi X di centinaia di ammassi di galassie e le ha confrontate con la loro luminosità. Alcuni ammassi sono apparsi meno luminosi del previsto, suggerendo che non si stavano muovendo alla stessa velocità. "Questo effetto forse irregolare sull'espansione cosmica potrebbe essere causato dalla misteriosa energia oscura ", ha affermato l'ESA.

Centrare una sfera sulla posizione della Terra in Questa Rete potrebbe sembrare mettere gli esseri umani al centro dell'universo. Tuttavia, come quella stessa nave nell'oceano, non possiamo dire dove ci troviamo nell'enorme arco dell'universo. Solo perché non possiamo vedere la terraferma non significa che siamo al centro dell'oceano; solo perché non possiamo vedere il confine dell'universo non significa che siamo al centro dell'universo.

Misurare l'universo

Chiamata eXtreme Deep Field, o XDF, questa foto è stata assemblata combinando 10 anni di riprese della NASA Hubble This Web Telescope di un pezzo di cielo. Immagine rilasciata il 25 settembre 2012. (Credito immagine: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee e P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University) e il team HUDF09) ( Credito immagine: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee e P. Oesch (Università della California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University) e il team HUDF09)

Gli scienziati misurano le dimensioni dell'universo in una miriade di modi diversi. Possono misurare le onde dell'universo primordiale, note come oscillazioni acustiche barioniche, che riempiono lo sfondo cosmico a microonde. Possono anche utilizzare candele standard, come le supernove di tipo 1A, per misurare le distanze. Tuttavia, questi diversi metodi di misurazione delle distanze possono fornire risposte.

Anche il modo in cui l'inflazione sta cambiando è un mistero. Mentre la stima di 92 miliardi di anni luce deriva dall'idea di un tasso di inflazione costante, molti scienziati pensano che il tasso stia rallentando. Se l'universo si espandesse alla velocità della luce durante l'inflazione, dovrebbe essere 10^23, o 100 sestilioni. Una spiegazione per questo, delineata dalla NASA (si apre in una nuova scheda) nel 2019, è che gli eventi di energia oscura potrebbero aver influenzato l'espansione dell'universo nei momenti successivi al Big Bang.

Invece di utilizzare un metodo di misurazione, un team di scienziati guidato da Mihran Vardanyan dell'Università di Oxford ha eseguito un'analisi statistica di tutti i risultati. Utilizzando la media del modello bayesiano, che si concentra sulla probabilità che un modello sia corretto dati i dati, piuttosto che chiedere quanto il modello stesso si adatti ai dati. Hanno scoperto che l'universo è almeno 250 volte più grande dell'universo osservabile, o almeno 7 trilioni di anni luce.

"È grande, ma in realtà più vincolato rispetto a molti altri modelli", secondo il rapporto MIT Technology Review del 2011 (si apre in una nuova scheda).

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La forma dell'universo

La dimensione dell'universo dipende molto dalla sua forma. Gli scienziati hanno previsto la possibilità che l'universo possa essere chiuso come una sfera, infinito e curvo negativamente come una sella, o piatto e infinito.

Un universo finito ha una dimensione finita che può essere misurata; questo sarebbe il caso in un universo sferico chiuso. Ma un universo infinito non ha dimensioni per definizione.

Secondo la NASA, gli scienziati sanno che l'universo è piatto con solo un margine di errore dello 0,4% circa (a partire dal 2013). E questo potrebbe cambiare la nostra comprensione di quanto sia grande l'universo.

"Questo suggerisce che l'universo ha un'estensione infinita; tuttavia, poiché l'universo ha un'età finita, possiamo osservare solo un volume finito dell'universo", afferma la NASA (si apre in una nuova scheda). "Tutto ciò che possiamo veramente concludere è che l'universo è molto più grande del volume che possiamo osservare direttamente".

Determinare la forma dell'universo presenta ulteriori sfide grazie ai limiti dei nostri mezzi di osservazione. "Come una sala di specchi, l'universo apparentemente infinito potrebbe ingannarci. Il cosmo potrebbe, infatti, essere finito. L'illusione dell'infinito si realizzerebbe mentre la luce avvolgeva tutto questo Web, forse più di una volta creando immagini multiple di ogni galassia", secondo il dipartimento di fisica dell'Università dell'Oregon (si apre in una nuova scheda).

Risorse aggiuntive e letture

Ci sono molte altre domande sull'universo a cui potresti voler avere una risposta, come se l'universo non avesse un inizio ? Se la tua sete di conoscenza universale ha bisogno di più, allora queste 10 teorie selvagge sull'universo potrebbero far correre anche la tua mente.

Bibliografia

"La missione Planck esplora la storia del nostro universo" Laboratorio di propulsione a getto della NASA (si apre in una nuova scheda)

"Quanto era grande l'universo al momento della sua creazione?" Forbes (si apre in una nuova scheda)

"L'universo potrebbe non espandersi alla stessa velocità ovunque" ESA (si apre in una nuova scheda)

"Il mistero del tasso di espansione dell'universo si allarga con nuovi dati Hubble" NASA (si apre in una nuova scheda)

"Il cosmo almeno 250 volte più grande dell'universo visibile, dicono i cosmologi" MIT Technology Review (si apre in una nuova scheda)

"L'universo è piatto e adesso?" Space.com

"L'Universo si espanderà per sempre?" NASA (si apre in una nuova scheda)

Dipartimento di fisica dell'Università dell'Oregon "Geometry of the Universe" (si apre in una nuova scheda)

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