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Le domande sui confini dell’universo spingono la scienza in un territorio filosofico e persino spirituale. I limiti spaziali o temporali del cosmo vanno oltre l’osservazione diretta, quindi qualsiasi conclusione, scientifica o meno, rimane speculativa. Tuttavia, l'astrofisica moderna offre ipotesi fondate basate su osservazioni sempre più dettagliate, unendo deduzioni rigorose e inferenze fantasiose.
Per rispondere a ciò che si trova oltre lo spazio è necessario innanzitutto definire i confini dello “spazio” stesso, un compito che ha lasciato perplessi gli astrofisici per decenni e ha dato origine a diverse teorie concorrenti. L’universo potrebbe essere infinito, oppure potrebbe essere delimitato da un substrato preesistente che esisteva prima del Big Bang. Nonostante la crescente precisione dell'osservazione, non disponiamo ancora di prove definitive dell'esistenza di uno spazio esterno allo spazio esterno.
Edwin Hubble, il cui lavoro pionieristico ha scoperto le galassie oltre la Via Lattea, ha misurato la loro velocità di recessione e ha dimostrato che l’universo si sta espandendo. Estrapolando matematicamente questa espansione all’indietro, gli scienziati hanno stabilito che il cosmo ebbe inizio circa 13,8 miliardi di anni fa, un momento oggi chiamato Big Bang. Questo evento rappresenta un limite inferiore temporale per l'universo. Uno studio di Harvard chiarisce che il Big Bang emerge naturalmente dalla teoria della relatività generale di Einstein, che descrive lo spazio stesso come in espansione dinamica.
Poiché il Big Bang stabilisce il primo confine temporale, gli oggetti osservabili più lontani sono anche i più antichi, distando circa 13,8 miliardi di anni luce. Tuttavia, l’universo primordiale era un plasma caldo e opaco che bloccava la luce visibile, quindi il vero confine si trova oltre questi orizzonti visibili. Inoltre, l’espansione dell’universo sta accelerando, il che significa che i fotoni provenienti da regioni distanti impiegano più tempo di quanto si pensasse per raggiungerci. L'astrofisico J.RichardGott e colleghi hanno stimato che il raggio dell'universo osservabile sia di circa 45,7 miliardi di anni luce.
Quando parliamo di “spazio esterno”, ci riferiamo a tutta la materia, l’energia e lo spaziotempo oltre l’atmosfera terrestre, ciò che gli astrofisici chiamano universo. Proporre una regione esterna presuppone un bordo, un concetto che contrasta con le leggi di conservazione:le particelle avrebbero bisogno di interagire con questo confine in modo fisicamente coerente, cosa che noi non osserviamo. Di conseguenza, i fisici rifiutano l'idea di un bordo netto simile a una bolla e descrivono invece il cosmo come dotato di una curvatura complessa, forse non euclidea, che può avvolgersi su se stessa o estendersi all'infinito.
Immaginare un limite ci costringe a chiederci cosa, se c’è qualcosa, si trova dall’altra parte. Qualunque cosa fosse, sarebbe esistita prima del Big Bang e, per definizione, apparterrebbe alla stessa struttura fisica che ha dato vita al nostro universo. Se il cosmo non avesse confini, potrebbe essere infinito, un concetto che mette alla prova molti scienziati perché uno spazio infinito conterrebbe ogni configurazione immaginabile. La verità probabilmente si trova da qualche parte tra questi estremi, anche se una risposta definitiva rimane sfuggente.
