L'universo in espansione

Il Campo profondo di Hubble del 1995 copriva una zona di cielo larga circa 1/13 della Luna piena e vi trovò all'incirca 3000 galassie.

Galassie che si allontanano

Quando la luce di una galassia viene scomposta in uno spettro, compaiono le familiari righe scure dell'idrogeno, del calcio e di altri elementi, ma in quasi tutte le galassie sono spostate verso l'estremità rossa. Questo spostamento verso il rosso indica che la galassia si sta allontanando da noi. La NASA spiega che Hubble collegò le distanze delle galassie, misurate con le Cefeidi, a questi spostamenti e scoprì che aumentavano in proporzione alla distanza: una galassia due volte più lontana si allontana due volte più velocemente. Due anni prima della pubblicazione di Hubble, il fisico belga Georges Lemaître aveva già analizzato le osservazioni di Hubble e Vesto Slipher, concludendo che l'universo è in espansione. Oggi la relazione è chiamata legge di Hubble-Lemaître.

In formula: velocità = H₀ × distanza. H₀, la costante di Hubble, si misura in chilometri al secondo per megaparsec, e un megaparsec equivale a 3.26 milioni di anni luce. Con H₀ = 70, una galassia distante 100 megaparsec si allontana a circa 7000 km/s. Non si tratta di galassie che volano nello spazio allontanandosi proprio da noi. È lo spazio stesso a dilatarsi, quindi ogni galassia vede le altre allontanarsi, come gli acini d'uvetta in un impasto che lievita. Le galassie vicine possono fare eccezione: Andromeda, legata a noi dalla gravità, si sta avvicinando.

La tensione di Hubble

Ripercorrendo l'espansione all'indietro si ottiene un'età per l'universo. Uno diviso H₀ ha le dimensioni di un tempo; per H₀ = 70 vale circa 14 miliardi di anni, vicino ai 13.8 miliardi indicati dalla NASA sulla base di modelli accurati. Eppure due famiglie di misure non concordano. Adattando un modello alla distribuzione della radiazione cosmica di fondo misurata dal satellite Planck dell'ESA si ottiene 67.4 ± 0.5 km/s per megaparsec. Misurando direttamente le distanze con Cefeidi e supernove di tipo Ia, grazie a Hubble, si ottiene circa 73. La differenza è circa l'8%, molto più grande dell'errore dichiarato da ciascun gruppo, e non è scomparsa con il miglioramento dei dati. Gli astronomi la chiamano tensione di Hubble e potrebbe indicare fenomeni fisici che ancora non comprendiamo.

Quante galassie ci sono

Nel 2016 un gruppo guidato da Christopher Conselice usò Hubble e altre ricognizioni, insieme a modelli di galassie troppo deboli per essere viste, e concluse che le galassie esistenti o esistite nell'universo osservabile sono almeno 10 volte di più: circa 2 mila miliardi. La maggior parte erano piccole e si sono fuse molto tempo fa in galassie più grandi. Uno studio del 2021 con la sonda New Horizons della NASA, lontano dal bagliore solare, misurò quanto fosse davvero buio lo spazio. In seguito la NASA corresse l'annuncio, precisando che quelle misure pongono vincoli alla luce totale delle galassie, non al loro numero. La sintesi più onesta è quindi che il conteggio va da centinaia di miliardi a circa duemila miliardi, a seconda di come si contano le galassie deboli.