Tra i tanti misteri dell’universo, ce n’è uno che è apparentemente semplice ma che colpisce al centro della nostra ignoranza sul cosmo: che forma ha l’universo? Per giungere alla risposta corretta, dobbiamo risolvere i misteri della materia oscura e dell’energia oscura e altri problemi abbastanza importanti: però non abbiamo ancora gli strumenti per farlo.
Finora abbiamo la migliore ipotesi: l’universo, per quanto ne sappiamo, è tridimensionalmente piatto (questo non significa che la Terra sia piatta!). Si tratta della geometria dell’universo e l’universo ha una geometria molto semplice: due linee parallele in questo universo non si incontreranno mai e la somma degli angoli interni di un triangolo è sempre 180°. La geometria dell’universo è stimata dalle proprietà di varie componenti: radiazione elettromagnetica, materia regolare, materia oscura ed energia oscura. Se la somma di tutte le densità di queste componenti corrisponde ad un numero preciso, chiamato “densità critica”, l’universo è piatto. Un valore più basso o più alto produce geometrie molto diverse (vedi figura a lato).
Se la densità dell’universo è minore della densità critica, in quell’universo due linee parallele non solo non si incontrerebbero mai, ma si allontanerebbero sempre di più. Questo è noto come “universo aperto”. Al contrario, si parla di “universo chiuso”, che ha una geometria che ha un equivalente bidimensionale alla superficie di una sfera. Questo non significa che l’universo è una grande palla. In un universo chiuso, le linee parallele si incontrano due volte.
Da dove deriva, dunque, la nostra migliore ipotesi di un universo piatto? Le osservazioni delle componenti dell’universo ci dicono che è molto vicino alla densità critica, quindi molto vicino ad essere piatto. Anche se la geometria è semplice, ci sono molti problemi fisici da risolvere. Innanzitutto, non sappiamo ancora esattamente cosa siano la materia oscura e l’energia oscura, che potrebbero influenzare la geometria dell’universo. Anche se ignorassimo questo, ci sono altri problemi da risolvere. Affinché l’universo abbia una densità molto vicina alla densità critica oggi, significa che doveva essere esattamente la densità critica durante il Big Bang. Ci sono scenari per risolvere questi e altri problemi, come l’inflazione cosmica, ma devono ancora essere confermati sperimentalmente. Le dimensioni dell’universo dipendono dalla forma dell’universo, tra gli altri fattori.
