Vorrei che lei mi spiegasse come si fa a calcolare l’età (approssimata) dell’universo: secondo le ultime osservazioni del telescopio Hubble le galassie più lontane sono a circa 14 miliardi di anni luce. Quindi la luce di queste galassie ha impiegato 14 miliardi di anni per arrivare fino a noi. Ma se l’universo ha avuto origine 14 miliardi di anni fa con il big bang, significa anche che 14 miliardi di anni fa le galassie erano tutte vicine l’una all’altra per cui l’immagine della galassia “A” per arrivare alla galassia “B” dove vivo io non impiegò 14 miliardi di anni ma, diciamo, un anno. Dopo il big bang la galassia “A” e la galassia “B” si sono allontanate una dall’altra con una velocità crescente ma che comunque è inferiore a quella della luce. Ora chiedo, se sulla galassia “A” 14 miliardi di anni fa c’era un concerto di Pavarotti, la sua immagine si è allontanata nello spazio alla velocità della luce. Io 14 miliardi di anni fa non ero nato, oggi invece, 14 miliardi di anni dopo, ci sono, ma come posso vedere l’immagine di Pavarotti che nel frattempo è volata via più lontana e più in fretta della galassia dove vivo io? Insomma, se luce di una galassia impiega 14 miliardi di anni per arrivare fino a me, significa che eravamo distanti 14 miliardi di anni luce, ma se eravamo distanti 14 miliardi di anni luce questo non può essere il momento iniziale del big bang dove si presume fossimo più vicini.

Partiamo
col rispondere a come si calcola l’età approssimata dell’universo.

Il
metodo è molto semplice: diciamo che l’istante del big bang abbia
dato l’impulso iniziale all’espansione e che da allora esso abbia proceduto
“per inerzia”. Naturalmente la velocità iniziale sarà un
po’ diminuita, a causa dell’attrazione gravitazionale delle galassie che
tende a frenare l’espansione, ma per semplicità trascuriamo questo
“parametro di decelerazione” e supponiamo un’espansione a velocità
costante. (A dire il vero recenti osservazioni sembrano dimostrare che
l’espansione sta accelerando, ma questa è un’altra storia…)

Allora,
sotto questa ipotesi, il tasso di espansione attuale è sempre rimasto
lo stesso ed esso è espresso dalla costante di Hubble H0.
Il suo inverso ci dice allora
quanto tempo è trascorso dall’inizio dell’espansione. Naturalmente
questo valore ci dà una stima per eccesso se l’espansione nel frattempo
ha rallentato e per difetto se ha accelerato; l’entità dell’errore
è appunto data dal parametro di decelerazione.

Nella
seconda parte della tua domanda c’è un’inesattezza, ma hai comunque
colto uno degli aspetti che rendono il modello del “big bang” insoddisfacente
e che hanno portato alla formulazione della teoria dell’inflazione.

L’inesattezza
è che non tieni conto del fatto che dal big bang ad oggi lo spazio
ha continuato ad espandersi, per cui se due galassie distavano tra loro
un anno luce ad un certo istante, avendo continuato ad allontanarsi, il
concerto di Pavarotti ti sarebbe giunto non un anno dopo ma un bel po’
di tempo dopo. Quanto dopo dipende dalla velocità di allontanamento
e se essa fosse pari a quella della luce (al limite) non riusciresti mai
a goderti le sue esibizioni!

Il
problema di fondo comunque esiste: come posso osservare a miliardi di
anni luce una galassia nel momento in cui essa stava “accanto” alla nostra
senza poter osservare la Via Lattea stessa al suo fianco? Il quesito che
hai posto è noto come “problema dell’orizzonte temporale” ed ha
tenuto impiegati i cosmologi per parecchi anni. In termini più
esatti lo si può formulare come di seguito: se l’universo si espande
ad una velocità inferiore a quella della luce, l’orizzonte osservabile
va via via allargandosi; questo significa che, ritornando indietro nel
tempo, esso è sempre più piccolo fino a diventare nullo
nell’istante dell’inizio. Ciò non sarebbe poi così problematico,
se non fosse che sappiamo che l’universo è molto omogeneo, il che
implica che deve essersi “rimescolato” molto bene negli istanti iniziali!

La
soluzione a questo ed a tutta una serie di altri problemi implicati dalla
teoria del big bang è stata trovata con la formulazione della teoria
dell’inflazione, che oggi è considerata tra le più promettenti.
Ti chiarisco subito che la crescita dei prezzi non c’entra un bel niente
ma che per “inflazione” si intende il significato etimologico proveniente
dal latino di “gonfiamento”! Questa teoria, molto brevemente, afferma
che l’universo, nei primissimi istanti (miliardesimi di miliardesimi di
miliardesimi…. di secondo), passò attraverso una fase di espansione
molto lenta, in cui ebbe modo di rendersi molto omogeneo; successivamente,
per ragioni ancora in fase di studio che comportano una “transizione di
fase”, subì un’accelerazione improvvisa e violentissima, che lo
portò a gonfiarsi di miliardi di miliardi… di volte in un brevissimo
istante; infine l’espansione proseguì come oggi la conosciamo.

Con
la fase inflativa l’universo di espanse a tal punto da allontanare incredibilmente
parti dell’universo che inizialmente erano praticamente a contatto e da
ridurre l’orizzonte temporale, che all’inizio comprendeva l’intero universo.