Dai sistemi ingegneristici alla medicina spaziale: aspettative e pericoli dell’esplorazione

di Giorgio Cardile

1. Quanto spazio possiamo realisticamente esplorare?

Fig.1: La Via Lattea non è unica. (credit ESO/Andrew Z. Colvin/N. Bartmann)

È difficile fornire una definizione oggettiva di spazio, essa varia al variare del parametro che si vuole descrivere[1]. Pertanto, chiarire brevemente quale sia la grandezza approssimativa dell’Universo sarà utile per individuare i limiti che le leggi della fisica ci impongono nell’esplorazione del cosmo.

Si stima che il nostro Sole sia solo uno tra i 100 e 400 miliardi (400.000.000.000 – 1 = 399.999.999.999) di stelle presenti nella nostra galassia, la Via Lattea, che, assieme a galassie più vicine come Andromeda e circa altre 50 galassie “nane” forma il Gruppo Locale, una regione dello spazio con un diametro di circa 10 milioni di anni luce (1 secondo luce = 299.792,458 km). È questo il nostro vicinato galattico, ossia quelle zone dell’Universo che, indipendentemente dalla sua espansione, saranno sempre visibili e a una distanza teoricamente raggiungibile. Centinaia di cluster come il Gruppo Locale formano in Supercluster di Laniakea, che si espande per 500 milioni di anni luce e contiene circa 100.000 volte la massa presente all’interno della Via Lattea (qui i supercluster più vicini al nostro): a questi livelli, non è più possibile distinguere la Via Lattea in mezzo a tutte le altre.

Fig.2: (credit NASA)

In base alle misurazioni ottenute durante la missione NASA New Horizons[2], circa 2.000.000.000.000 di galassie formano il c.d. Universo Osservabile, il 90% in più di quanto estrapolato dalle osservazioni dello spazio profondo compiute dall’Hubble Space Telescope della NASA.


2. Abbiamo davvero accesso a così tanti mondi?


Purtroppo, il 94% delle galassie sono già irraggiungibili per sempre, a causa della Costante di Hubble: infatti, tutte le galassie più lontane di 18 miliardi di anni luce si allontanano da noi - trasportate dall’espansione dell’Universo, che si muove a ritmi sempre crescenti - a una velocità superiore a quella della luce.[3] La teoria del Big Bang spiega come l’inflazione cosmica[4] abbia fatto sì che un piccolo punto di energia distribuita in maniera randomica abbia subito un’espansione improvvisa (un Big Bang, appunto) in 10^-36 secondi. L'Universo cresce fino a circa 10 centimetri di larghezza: piccolo, ma piuttosto impressionante quando è iniziato come qualcosa di meno di una frazione delle più piccole particelle subatomiche. Nell'istante successivo, da 10^-32 secondi a 10^-12 secondi, l'Universo diventa enorme, fino a coprire miliardi di miliardi di chilometri. Ciò spiega perché nell’Universo ci sono regioni più vuote di altre : un’espansione di enorme portata e rapidissima, energia non distribuita equamente, e quindi distanze subatomiche che velocemente sono diventate distanze galattiche. Le zone meno “affollate” dell’Universo separano i vari Gruppi Locali, non influenzati dalla gravità (g) di un altro Gruppo, e si allontanano costantemente tra loro a causa dell’espansione dell’Universo.