Un recente post di Ethan Siegel intitolato “Where are all the blueshifted galaxies?” (1) è un ottimo punto di partenza per tentare un parallelo tra orizzonte cosmologico ed orizzonte degli eventi di un buco nero (analogia matematica: Kerr vs FLRW), e per chiederci se questa domanda mantenga un significato all'interno di un multiverso caratterizzato dall'inflazione eterna.
- la velocità di Hubble (2) dovuta all’espansione dello spazio e
- la velocità peculiare, cioè il moto reale della galassia rispetto al flusso cosmico. (3)
Le due componenti sono quindi comparabili e capita così che alcune galassie, in movimento verso di noi, mostrino un blueshift osservabile.
Esempio classico la galassia di Andromeda M31 che presenta un blueshift pari a circa 110 km/s: succede non perché l’Universo non si stia espandendo, ma perché Andromeda è gravitazionalmente legata alla Via Lattea. All’aumentare della distanza, la velocità di Hubble cresce proporzionalmente mentre le velocità peculiari rimangono nello stesso ordine di grandezza.
A distanze di circa 50 Mpc la velocità di Hubble raggiunge i 3000 km/s, ed a 100 Mpc arriva a 7000 km/s: nessuna galassia possiede velocità peculiari sufficienti a dominare su questi valori per cui il blueshift diventa statisticamente impossibile.
Questo fatto porta ad una conclusione netta: oltre una certa scala l’espansione cosmica domina completamente. (5) Il punto cruciale del post di Siegel è l’esistenza di una scala di transizione osservabile che separa due regimi fisici distinti:
sotto i 10 Mpc domina la gravità locale con dinamiche non lineari e caotiche;
sopra i 100 Mpc emerge un flusso cosmico ordinato dominato dall’espansione dello spazio.
Sappiamo che questa scala di transizione è reale grazie ai dati dei grandi cataloghi di redshift (SDSS, 2dF, DESI), alla distribuzione statistica delle velocità, all’assenza totale di galassie blueshifted oltre certe distanze ed all’isotropia del fenomeno (l’effetto è cioè uguale in tutte le direzioni). Qualora l’effetto osservato fosse dovuto al moto della Via Lattea, all’esistenza di un centro dell’Universo o ad un’espansione “attraverso lo spazio”, ci aspetteremmo di osservare blueshift in qualche direzione anche oltre i 100 Mpc: ma non li osserviamo. Questa evidenza implica due fatti fondamentali:
l’espansione cosmica non è un’esplosione né un moto delle galassie nello spazio, ma una proprietà globale dello spazio stesso;
le galassie possono muoversi attraverso lo spazio (velocità peculiari) ma non possono “nuotare controcorrente” oltre una certa scala.
Si tratta di uno dei test osservativi più puliti del modello cosmologico standard ΛCDM (6): il fatto che i blueshift esistano nelle vicinanze e scompaiano a grandi distanze dimostra simultaneamente che l’Universo si espande, che non esiste un centro privilegiato, che l’espansione è una proprietà dello spazio e che la gravità domina solo localmente.
Un’assenza osservativa che racconta la struttura profonda del cosmo. Azzardiamo ora un parallelo tra orizzonte cosmologico ed orizzonte degli eventi di un buco nero.
La struttura concettuale esaminata da Ethan trova un’analogia sorprendentemente efficace nella dinamica attorno ad un buco nero, resa celebre dal film Interstellar. Attorno al buco nero rotante Gargantua, lontano dall’oggetto compatto, le orbite sono quasi newtoniane.
Avvicinandosi invece all’ISCO (innermost stable circular orbit) (7) la situazione cambia: sotto una certa distanza nessuna orbita stabile è possibile, indipendentemente dall’energia o dalla velocità iniziale dell’oggetto. Non è una questione di forza insufficiente, ma di geometria dello spaziotempo.
Lo stesso principio è all’opera in cosmologia: una galassia può muoversi “contro” il flusso di espansione solo finché la dinamica locale lo consente.
Oltre una certa scala non esiste più alcuna traiettoria fisicamente realizzabile che produca un blueshift.
In entrambi i casi - attorno ad un buco nero e su grande scala cosmologica - è la metrica globale a decidere cosa sia cinematicamente possibile.
Il parallelo diventa ancora più profondo quando si introducano gli orizzonti:
nel caso di un buco nero l’orizzonte degli eventi ( 8 ) non è una superficie materiale quanto piuttosto un limite causale: una volta che lo si è superato tutte le traiettorie future puntano inevitabilmente verso l’interno (non è una forza a trattenere gli oggetti, ma la struttura dello spaziotempo stesso).
nel caso invece di un Universo dominato dalla costante cosmologica (9) esiste un analogo concettuale che è rappresentato dall’orizzonte cosmologico degli eventi: esistono regioni dell’Universo che possiamo osservare oggi ma che non potranno mai più influenzarci in futuro, nemmeno in un tempo infinito (anche qui non si tratta di un limite dinamico o tecnologico, ma di un vincolo causale imposto dall’espansione accelerata dello spazio).
L’assenza di galassie blueshifted a grandi distanze può essere letta come il primo indizio osservativo di questa struttura causale: non è solo una questione di velocità o di statistica in quanto, oltre una certa scala, perfino la luce emessa in nostra direzione viene trascinata via dall’espansione.
Non è improbabile: è causalmente proibito. (10)
Questo porta naturalmente il discorso oltre il modello cosmologico standard, verso scenari più speculativi quali l'inflazione eterna ed il multiverso. Secondo i modelli di inflazione eterna l’espansione esponenziale dello spazio non termina ovunque nello stesso momento: mentre alcune regioni “decadono” dando origine ad universi come il nostro, altre continuano ad inflazionare indefinitamente, e il risultato è un insieme di regioni (spesso descritte come universi-bolla) che risultano causalmente disconnesse tra di loro.
Ogni bolla possiede il proprio orizzonte cosmologico, ovvero il proprio dominio osservabile e causalmente accessibile: non esiste, in linea di principio, un osservatore capace di accedere ad una descrizione globale dell’intero multiverso, qualsiasi osservazione è confinata all’interno di un singolo orizzonte.
In uno scenario di questo tipo chiedersi cosa esista “oltre” il nostro orizzonte cosmologico diventa concettualmente analogo a chiedersi cosa accada oltre l’orizzonte degli eventi di un buco nero: la domanda può avere un significato teorico (all’interno di un modello matematico coerente) ma non uno osservativo.
Gli orizzonti non segnano la fine dello spazio, bensì la fine della possibilità di scambio causale.
In quest’ottica, la sparizione dei blueshift a grandi distanze non rappresenta un dettaglio marginale (né soltanto un successo tecnico del modello ΛCDM) quanto piuttosto una finestra sulla natura profonda dello spaziotempo: un universo in cui la geometria non si limita a guidare il moto degli oggetti, ma stabilisce in modo oggettivo e irrevocabile quali regioni del cosmo potranno mai entrare in relazione causale con noi.
Non stiamo cadendo in un buco nero cosmico: stiamo vivendo in un cosmo che, mentre si espande, si separa progressivamente da se stesso.
Gli orizzonti (cosmologici, causali o inflazionari) sono il linguaggio con cui l’Universo ci comunica dove termina il dominio del possibile.
Ed è qui che la cosmologia incontra la filosofia: se ciò che può influenzarci definisce ciò che è fisicamente rilevante, allora l’orizzonte non è soltanto un limite dell’osservazione, ma un limite del significato operativo di “realtà”.
Ciò che esiste oltre l’orizzonte può essere descritto da modelli teorici coerenti, ma non può entrare in alcuna relazione causale con noi.
In questo senso, la realtà fisica non coincide con “tutto ciò che esiste”, ma con tutto ciò che può, anche solo in linea di principio, produrre un effetto osservabile.
L’assenza di galassie blueshifted lontane non rappresenta dunque una mancanza informativa quanto piuttosto un messaggio che ci dice che l’Universo non è soltanto più grande di quanto possiamo vedere, ma è strutturato in modo tale che alcune separazioni non potranno mai essere colmate: come nel caso di un buco nero, non è la distanza a contare quanto l’orizzonte.
Non stiamo assistendo ad un’esplosione cosmica che rallenta: stiamo vivendo in uno spaziotempo che decide, silenziosamente, cosa può essere conosciuto.
E forse una delle lezioni più profonde della cosmologia moderna è proprio questa: i confini della conoscenza non sono sempre dovuti alla nostra ignoranza, ma alla geometria stessa della realtà.
Note:
(1) Vedi il post "Ask Ethan: Where are all the blueshifted galaxies?" sul suo blog "Starts With A Bang", 23 gennaio 2026. Ethan R. Siegel è un astrofisico teorico e divulgatore scientifico statunitense noto per il blog “Starts With a Bang!” (ospitato su Forbes) dove affronta temi di cosmologia e fisica fondamentale. (2) La Velocità di Hubble risulta pari alla costante di Hubble H(0) moltiplicato la distanza d ed è quindi pari a Vh = H(0) d (3) Il flusso cosmico è determinato dall’espansione dello spazio descritta dalla metrica FLRW.
La metrica Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker è una soluzione esatta dell'equazione di campo di Einstein della Relatività Generale che descrive un universo omogeneo, isotropo, in espansione (o in contrazione), connesso ma non necessariamente "semplicemente connesso".
Orbite, caduta gravitazionale e dinamica locale generano invece velocità peculiari che si sovrappongono a tale flusso senza determinarlo.
Le velocità peculiari sono infatti deviazioni locali dal flusso di Hubble, moti dovuti a potenziali gravitazionali locali e dinamiche non lineari (ammassi, filamenti, gruppi): (4) Il megaparsec (Mpc) è un'unità di misura astronomica delle distanze che equivale ad un milione (10⁶) di parsec. Corrisponde a circa 3,26 milioni di anni luce (AL) o 3,09 x 10²² metri. È utilizzato in cosmologia per misurare distanze su larghissima scala, come tra galassie, ammassi o superammassi. (5) E' necessario introdurre il concetto di turnaround radius, una misura che rappresenta la massima distanza da un oggetto massivo (galassia, gruppo, ammasso) entro la quale una particella può essere gravitazionalmente legata nonostante l’espansione cosmica (è il confine tra legato e non legato).
Il suo valore è pari a r(ta) ≈ (3GM / Λc²) ^ 1/3 e dipende solo da M e da Λ, non dalla velocità iniziale: è cioè un limite geometrico, non dinamico.
Una galassia blueshifted deve per forza essere gravitazionalmente influenzata da noi, quindi stare dentro il nostro turnaround radius. (6) Lamda-Cold Dark Matter (ΛCDM dove CDM sta per Cold Dark Matter, ossia Materia Oscura Fredda) è un modello cosmologico che riproduce in modo soddisfacente le osservazioni della cosmologia del Big Bang spiegando in particolare le osservazioni della radiazione cosmica di fondo (CMBR), della struttura a grande scala dell'universo e delle supernovae che indicano un universo in espansione accelerata. (7), Ho trattato l'argomento ISCO nel mio post "A cosa è dovuta l'enorme dilatazione temporale sperimentata dall'interprete del film di Nolan sul pianeta di Miller?" pubblicato il 24 aprile 2025
Vicino all’ISCO la dinamica è dominata dalla metrica di Kerr e pertanto non esiste nessuna orbita stabile al di sotto di una certa distanza.
ISCO (Kerr, ultima orbita stabile prima dell'orizzonte degli eventi di un buco nero) e Turnaround radius (ultima regione legata) presentano analogie: in entrambi i casi è la geometria a decidere (i limiti sono indipendenti nel primo caso dall’oggetto test, nel secondo dalla velocità, e una volta che vengano superati in un caso la caduta è inevitabile, nell'altro lo è la separazione: in entrambi i casi non è possibile compensare con “più velocità”).
Il turnaround radius è la versione spaziale e misurabile dell’idea “oltre non si torna”: ciò che l’ISCO è per un buco nero, il turnaround radius lo è per il cosmo accelerato. ( 8 ) Nel caso di un buco nero l’orizzonte degli eventi è definito come la superficie oltre la quale nessun segnale causale può raggiungere un osservatore esterno: non si tratta di una parete nello spazio, ma di una struttura globale dello spazio-tempo, determinata dalla metrica che risolve le equazioni di Einstein.
Per un buco nero rotante, descritto dalla metrica di Kerr, l’orizzonte nasce dall’intreccio tra curvatura gravitazionale, rotazione e causalità: è il luogo dove le linee temporali “si inclinano” in modo tale che il futuro di ogni evento punti inevitabilmente verso l’interno.
(9) In un universo descritto dalla metrica FLRW (in espansione accelerata a causa della costante cosmologica Λ) esiste un orizzonte cosmologico, una distanza oltre la quale eventi che accadono oggi non potranno mai influenzarci, nemmeno in un tempo infinito.
Anche qui, come nel caso precedente, l’orizzonte non è un oggetto fisico ma una proprietà globale della geometria dello spazio-tempo legata all’evoluzione del fattore di scala.
Il parallelo diventa particolarmente illuminante se si osserva che, in entrambi i casi, l’orizzonte emerge quando una “velocità geometrica” supera la capacità dei segnali di propagarsi causalmente: nel buco nero è la curvatura gravitazionale a trascinare lo spazio-tempo verso l’interno più rapidamente di quanto la luce possa risalire, mentre nell’universo dominato da Λ è l’espansione dello spazio a separare le regioni cosmiche a un ritmo tale che nemmeno la luce, emessa oggi, riuscirà mai a colmare la distanza.
Questo chiarisce anche un punto spesso frainteso: né nel buco nero né nel cosmo l’orizzonte corrisponde ad un moto attraverso lo spazio, nulla infatti “viaggia” più veloce della luce nel senso locale ma è lo spazio-tempo stesso che, globalmente, struttura il futuro causale degli eventi. (10) Così come una particella all’interno dell’orizzonte di un buco nero non può “nuotare controcorrente” per sfuggire, una galassia sufficientemente distante non può, tramite una velocità peculiare finita, contrastare l’espansione cosmica globale: le dinamiche locali sopravvivono ma restano confinate, non hanno il potere di modificare la struttura causale imposta dalla metrica. Tuttavia esiste tuttavia una differenza fondamentale che va sottolineata: l’orizzonte del buco nero è associato ad una regione di curvatura estrema e ad una singolarità futura mentre l’orizzonte cosmologico invece può esistere in uno spazio-tempo ovunque regolare, senza singolarità accessibili.
L’analogia è quindi geometrica e causale, non dinamica né energetica.
In questo senso, l’orizzonte cosmologico e l’orizzonte degli eventi non sono metafore l’uno dell’altro ma due manifestazioni diverse della stessa idea fondamentale: la causalità non è un principio esterno alla geometria, ma una sua conseguenza.
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