Questa storia è apparsa originariamente nel numero di dicembre della rivista Discover come “L’universo è infinito? Sostieni il nostro giornalismo scientifico diventando un abbonato.
Quando Galileo Galilei puntò il suo primo telescopio verso il cielo nel 1610, scoprì “congregazioni di innumerevoli stelle” nascoste nella fascia di luce chiamata Via Lattea. Quel giorno il nostro cosmo crebbe esponenzialmente. Circa tre secoli dopo, i confini cosmici esplosero ancora una volta quando gli astronomi costruirono telescopi abbastanza grandi da mostrare che la Via Lattea è solo uno dei tanti “universi isola”. Da allora, telescopi sempre più grandi hanno dimostrato che l’universo osservabile si estende per 92 miliardi di anni luce e contiene forse 2 trilioni di galassie. Eppure, gli astronomi continuano a chiedersi quanto altro universo ci sia là fuori, oltre a quello che osservano.
“L’universo è sempre stato leggermente più grande di quello che possiamo vedere”, dice Virginia Trimble dell’Università della California, Irvine, astronoma ed esperta della storia del campo.
Costruire telescopi più grandi non aiuterà più ad estendere il cosmo. “I telescopi osservano solo l’osservabile. Non si può vedere più indietro nel tempo dell’età dell’universo”, spiega il cosmologo premio Nobel John Mather del Goddard Space Flight Center della NASA, che è anche capo scienziato del James Webb Space Telescope. “Quindi siamo totalmente limitati. Abbiamo già visto quanto di più lontano si possa immaginare”. Al limite, vediamo il bagliore residuo del Big Bang – la cosiddetta radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB). Ma questo non è un magico bordo dell’universo. Il nostro cosmo continua ad andare avanti. Negli ultimi decenni, i cosmologi hanno cercato di risolvere questo mistero determinando prima la forma dell’universo, come il matematico greco Eratostene che calcolava le dimensioni della Terra usando la semplice trigonometria. In teoria, il nostro universo può avere una delle tre forme possibili, ciascuna dipendente dalla curvatura dello spazio stesso: a forma di sella (curvatura negativa), sferica (curvatura positiva) o piatta (nessuna curvatura).
Pochi hanno sostenuto un universo a forma di sella, ma un cosmo sferico ha senso per noi terrestri. La Terra è rotonda, così come il sole e i pianeti. Un universo sferico ti permetterebbe di navigare nel cosmo in qualsiasi direzione e finire di nuovo al punto di partenza, come l’equipaggio di Ferdinando Magellano che circumnaviga il globo. Einstein chiamava questo modello “un universo finito ma senza confini”.
Ma a partire dalla fine degli anni ’80, una serie di osservatori orbitanti costruiti per studiare la CMB hanno fatto misurazioni sempre più precise che mostrano che lo spazio non ha alcuna curvatura. È piatto ai limiti di ciò che gli astronomi possono misurare – se è una sfera, è una sfera così enorme che persino il nostro intero universo osservabile non registra alcuna curvatura.
“L’universo è piatto come un foglio di carta”, dice Mather. “Secondo questo, si potrebbe continuare all’infinito in qualsiasi direzione e l’universo sarebbe lo stesso, più o meno”. Non si arriverebbe mai a un bordo di questo universo piatto; si troverebbero solo sempre più galassie.
Questo va bene per la maggior parte degli astronomi. Un universo piatto è d’accordo sia con l’osservazione che con la teoria, così l’idea ora si trova al centro della cosmologia moderna.
Il problema è che, a differenza di un universo sferico, un universo piatto può essere infinito – oppure no. E non c’è un modo reale per capire la differenza. “Cosa si potrebbe cercare per vedere se c’è un universo infinito? Dice Trimble. “Nessuno lo sa.”
Così, invece, gli astronomi sperano che una risposta possa venire dalla teoria – un modello che potrebbe offrire una prova indiretta in un senso o nell’altro. Per esempio, il Modello Standard della fisica ha previsto l’esistenza di numerose particelle, come il Bosone di Higgs, anni prima che fossero effettivamente scoperte. Eppure i fisici continuavano a presumere che quelle particelle fossero reali.
“Se hai una buona descrizione di tutto ciò che hai osservato finora e predice che qualcosa è vero, allora ti aspetti che lo sia”, dice Trimble. “Questo è il modo in cui la maggior parte degli scienziati pensa a come funziona la scienza.”