Universo è un termine utilizzato per indicare l’intero continuum spazio-tempo in cui ci troviamo, insieme con tutta la materia e l’energia contenute in esso. I tentativi di comprendere l’universo alle più grandi scale possibili vengono effettuati nel contesto della cosmologia, una scienza nata dall’astronomia e dalla fisica e poi sostanzialmente separatasi da queste discipline negli ultimi decenni.
Il risultato più importante della cosmologia, ossia l’osservazione diretta dell’Universo in espansione, si raggiunse grazie alle osservazioni in redshift e alla legge di Hubble. Calcolando questa espansione a ritroso, ossia indietro nel tempo, ci si avvicina all’idea di una singolarità gravitazionale, un concetto matematico piuttosto astratto, che può o non può corrispondere alla realtà. Ciò ha dato luogo alla teoria del Big Bang, il modello teorico dominante nella cosmologia odierna. Il momento zero del Big Bang, ossia l’inizio di tutto, si stima sia avvenuto circa 13,7 miliardi di anni fa.
Non c’è modo di sapere, né di comprendere cosa ci fosse prima del momento iniziale dato che, prima della singolarità, non esisteva né il tempo né lo spazio. La domanda “cosa c’era prima del Big Bang” non avrebbe dunque senso secondo la teoria attualmente più accettata.

Un aspetto fondamentale del Big Bang e della nascita dell’universo può ricondursi al fatto che più sono lontane le galassie da noi, più velocemente si stanno allontanando. L’effetto può anche essere notato grazie alla radiazione di fondo a microonde che è la radiazione che ebbe origine poco dopo il momento iniziale del Big Bang. Questa radiazione di fondo è notevolmente uniforme in tutte le direzioni e i cosmologi hanno tentato di spiegarla introducendo un periodo iniziale di rapida espansione (inflazione) avvenuta poche frazioni di secondo dopo il Big Bang.

Dimensioni dell’Universo e dell’universo osservabile

Non è noto se l’universo sia finito o infinito in estensione spaziale e volume, anche se la maggior parte dei teorici attualmente prediligono un Universo non finito a livello spaziale.

L’universo osservabile (o universo visibile), tuttavia, è costituito da tutti i punti la cui luce ci ha raggiunto dal momento del Big Bang e, data la limitata velocità della luce, esso è certamente finito. Secondo i calcoli, la luce dagli oggetti più lontani che possiamo vedere oggi ha viaggiato per 15 miliardi di anni. L’attuale distanza tra noi e i confini dell’attuale universo osservabile (la distanza comovente) è però più grande, dal momento che l’universo si sta espandendo, ma è stimata in circa 50 miliardi di anni luce (4.6E26m). L’universo osservabile contiene circa 1021 stelle, organizzate in circa 1010 galassie, che si raggruppano a loro volta in ammassi e superammassi. Il numero di galassie potrebbe essere tuttavia ancora più grande, sulla base dei dati raccolti con il telescopio spaziale Hubble.

Viviamo nel centro dell’universo osservabile, in apparente contraddizione con il principio copernicano secondo cui l’Universo è più o meno uniforme e non ha centro distinto. Questo è dovuto semplicemente al fatto che la luce non ha una velocità infinita. Possiamo tra l’altro, in pratica, effettuare osservazioni nel passato. Se guardiamo più lontano, vediamo cose in determinati momenti che si avvicinano sempre di più al limite del momento zero del modello del Big Bang.

Forma dell’Universo

Una importante questione aperta della cosmologia è la forma dell’universo. L’universo non ha un confine spaziale (secondo il modello standard del Bang Big), ma comunque può essere spazialmente finito. Questo può essere compreso tramite una analogia bidimensionale: la superficie della Terra non ha margine, ma comunque ha una superficie finita.

Multiverso

Negli ultimi anni sono avanzate sempre di più le speculazioni teoriche riguardo il concetto del multiverso, ossia il concetto secondo cui il nostro universo sarebbe solo uno dei tanti universi collegati o non collegati tra loro. Ad esempio, la materia che cade in un buco nero di questo universo potrebbe emergere come big bang in un altro universo. Tuttavia tutte queste idee sono al momento del tutto speculative e non verificabili.

Approfondimenti

• Universo – Wikipedia
• Universe – Wikipedia, the free encyclopedia (in inglese)
• Universo nell’Enciclopedia Treccani
• Universo in “Enciclopedia della Scienza e della Tecnica” – Treccani (di Margherita Hack)
• Vedi anche tutti gli articoli sull’astronomia e gli sfondi sull’Universo