Espansione dello spazio

Se lo spazio si sta espandendo tra le galassie, allora perché non si sta espandendo anche tra le stelle all'interno delle galassie? In effetti perché lo spazio non si sta espandendo all'interno del nostro sistema solare?

L'universo è notevolmente omogeneo, cioè lo stesso ovunque, e isotropico, ovvero lo stesso in ogni direzione (l'omogeneità NB non implica isotropia e ci sono modelli cosmologici giocattolo che sono omogenei ma non isotropici) e questo è il presupposto fisico sottostante del big bang cosmologia.

Quando si modella l'Universo, la semplificazione del 100% omogeneo e isotropico viene spesso utilizzata come perché su una scala molto più ampia (ovvero la scala dell'Universo osservabile) questo è molto vicino all'essere vero e ogni deviazione da questo è abbastanza piccola che non incidono sulla maggior parte delle proprietà studiate. Nell'universo 100% omogeneo e isotropico, l'espansione avviene in tutti i luoghi e su tutte le scale.

Tuttavia sappiamo che l'Universo non è omogeneo al 100% e isotropo, specialmente su scala minore; per esempio il centro di una stella è un posto molto diverso dallo spazio intergalattico. È quindi una domanda equa porre in vista di ciò come si manifesta l'espansione su scale più piccole.

Sappiamo che nei sistemi legati gravitazionalmente come il nostro gruppo locale (che include Andromeda) la materia ha la tendenza ad avvicinarsi più alla gravità piuttosto che ad allontanarsi come fanno gli oggetti in un Universo in espansione, quindi sembra che il nostro gruppo locale non si stia espandendo. Tuttavia, è molto allettante vedere l'espansione su questa scala come una piccola forza repulsiva che agisce contro la gravità, ma non è abbastanza forte da superare la gravità. Quindi, in questo senso, anche il gruppo locale si espanderebbe

Tuttavia, la visione dell'espansione che agisce come una piccola forza repulsiva su piccola scala non è necessariamente la giusta visione. Un controesempio sarebbe il modello di formaggio svizzero Einstein-Strauss in cui l'espansione avviene solo nello spazio profondo e non nello spazio attorno alle stelle (modellato come vacuoli). Il modello di Einstein-Strauss non può essere preso come l'ultima parola sull'argomento in quanto il modo in cui modella le stelle nello spazio non è così realistico.

Nel complesso, quindi, il modo in cui l'espansione si manifesta su scala ridotta è ancora una questione aperta e non sappiamo quali minuscole correzioni apporterebbero alla dinamica di un sistema molto piccolo come il sistema solare.

In realtà, lo spazio si sta espandendo ovunque. È più evidente tra le galassie poiché lo spazio tra le galassie è molto più grande dello spazio tra le stelle e lo spazio tra i pianeti nel sistema solare. Un'espansione dell'1% dello spazio rappresenta solo 1,5 milioni di chilometri tra il Sole e la Terra. Ma la stessa espansione dell'1% tra due galassie a quattro miliardi di anni luce di distanza significa che ora sono a 40 anni luce di distanza. E 40 anni luce è dieci volte la distanza dal Sole alla stella Proxima Centaury più vicina.