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Il principio cosmologico ammette solo tre differenti
geometrie per l’universo: spazio euclideo, sferico o iperbolico.
Si può scegliere fra queste alternative contando il
numero di galassie in funzione della loro distanza: se tale numero aumenta
come r2 l’universo è euclideo, un aumento minore indica che
esso è sferico, uno maggiore che è iperbolico. Purtroppo non è possibile attualmente procedere ad
una verifica sperimentale diretta. Non si è ancora considerato un effetto
di grande rilievo: guardare a grandi distanze nello spazio significa
guardare nel passato, infatti, più una galassia si trova lontana da noi,
più a lungo la luce ha dovuto viaggiare per raggiungerci e per effetto
dell’espansione la curvatura dell’universo nel passato è diversa da
quella odierna. Questo effetto non è tale da modificare
sostanzialmente i risultati ottenuti dai conteggi delle galassie ma vi è
un'altra questione che sfugge alla possibilità di misurazione: il
cambiamento della luminosità delle galassie durante la loro evoluzione
cosmica. Ad un universo sferico coinciderebbe un’espansione
conseguente al Big Bang in continua decelerazione che porterebbe il cosmo
a restringersi dopo aver raggiunto una dimensione massima; ad un universo
aperto, infinito e iperbolico (a forma di sella) coinciderebbe un cosmo
iniziato con un Big Bang molto violento e tale da permettere l’eterna
espansione vincendo ogni effetto delle forze gravitazionali e ad un
universo aperto infinito e la cui geometria è euclidea corrisponderebbe
un’espansione eterna. I tre casi si possono distinguere applicando una
semplice idea fisica: la decelerazione dell’espansione è causata
dall’attrazione gravitazionale dell’uni-verso. Solo una densità media
di massa sufficientemente elevata potrà arrestare l’espansione portando
la contrazione dell’universo; questa densità discriminante è detta densità
critica: universi che presentano
una densità minore sono quelli di tipo aperto, quelli con densità
maggiore sono invece di tipo chiuso; nel primo caso le forze di
autogravitazione della massa materiale complessiva non sono sufficienti ad
arrestare l’espansione, nel secondo queste non solo l’arrestano ma
addirittura invertono il verso del moto portando la contrazione. La determinazione della densità media
dell’universo è apparentemente semplice se si pensa di calcolarla
attraverso la massa totale delle varie galassie contenute in un certo
volume di spazio cosmico divisa per
tale volume considerato; ciò che appare strano è che il calcolo della
media si aggira ad un valore di circa 50 volte inferiore rispetto a quello
della densità critica, logica conseguenza di questo dato sarebbe la
conclusione che l’universo è aperto, in uno stato di espansione senza
ritorno. Altre teorie misero in dubbio tale ipotesi postulando
che la massa delle galassie fosse soltanto una frazione di una massa
complessiva compresa nell’universo: nasce la teoria della massa
mancante. |
