Uno dei più grandi misteri della scienza — l’energia oscura — in realtà non esiste, secondo i ricercatori che cercano di risolvere l’enigma di come si sta espandendo l’Universo.
Per gli ultimi 100 anni, i fisici hanno generalmente ipotizzato che l’universo stia crescendo in modo uniforme in tutte le direzioni. Hanno utilizzato il concetto di energia oscura come segnaposto per spiegare la fisica sconosciuta che non riuscivano a comprendere, ma la teoria controversa ha sempre avuto i suoi problemi.
Un team di fisici e astronomi dell’Università di Canterbury a Christchurch, in Nuova Zelanda, sta mettendo in discussione lo status quo, utilizzando un’analisi migliorata delle curve di luce delle supernove per dimostrare che l’Universo si sta espandendo in modo più vario e “irregolare”.
Il nuovo elemento supporta il modello “timescape” di espansione cosmica, che non ha bisogno di energia oscura poiché le differenze nel distendere la luce non sono il risultato di un Universo in accelerazione ma piuttosto una conseguenza di come calibriamo tempo e distanza.
Si considera che la gravità rallenta il tempo, quindi un orologio ideale nello spazio vuoto ticchetta più velocemente che all’interno di una galassia.
Il modello suggerisce che un orologio nella Via Lattea sarebbe circa il 35 per cento più lento rispetto allo stesso in una posizione media nei grandi vuoti cosmici, il che significa che miliardi di anni in più sarebbero passati nei vuoti. Ciò consentirebbe a sua volta una maggiore espansione dello spazio, rendendo così la sensazione che l’espansione stia accelerando quando tali vasti vuoti vuoti diventano dominanti nell’Universo.
Il professor David Wiltshire, che ha guidato lo studio, ha affermato: “Le nostre scoperte dimostrano che non abbiamo bisogno di energia oscura per spiegare perché l’Universo sembra espandersi a un ritmo accelerato.
L’energia oscura è una falsa identificazione delle variazioni nell’energia cinetica dell’espansione, che non è uniforme in un Universo così grumoso come quello in cui effettivamente viviamo.
L’autore ha aggiunto: “La ricerca fornisce prove convincenti che potrebbero risolvere alcune delle domande chiave riguardo le stranezze del nostro universo in espansione.
“Con nuovi dati, il più grande mistero dell’Universo potrebbe essere risolto entro la fine del decennio.”
La nuova analisi è stata pubblicata nella rivista Lettere del Mensile delle Società Reali Astronomiche.
L’energia oscura è comunemente considerata una debole forza antigravitazionale che agisce indipendentemente dalla materia e costituisce circa due terzi della densità di massa-energia dell’Universo.
Il modello standard Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM) dell’universo richiede l’energia oscura per spiegare l’accelerazione osservata nel tasso di espansione del cosmo.
Gli scienziati giungono a questa conclusione attraverso la misurazione delle distanze delle esplosioni di supernova in galassie lontane, che sembrano essere più distanti di quanto dovrebbero se l’espansione dell’Universo non stesse accelerando.
Tuttavia, la velocità di espansione attuale dell’Universo sta sempre più essere messa in discussione da nuove osservazioni.
In primo luogo, le prove provenienti dalla radiazione residua del Big Bang – nota come Radiazione Cosmica di Fondo (CMB) – mostrano che l’espansione dell’Universo primordiale è in contrasto con l’attuale espansione, una anomalia conosciuta come “tensione di Hubble.
Inoltre, un’analisi recente di nuovi dati ad alta precisione da parte dello Strumento Spettroscopico per l’Energia Oscura (DESI) ha rilevato che il modello ΛCDM non si adatta bene come i modelli in cui l’energia oscura “si evolve” nel tempo, invece che rimanere costante.
Sia la tensione di Hubble che le sorprese rivelate da DESI sono difficili da risolvere nei modelli che utilizzano una legge semplificata di espansione cosmica di 100 anni fa – l’equazione di Friedmann.
Questa ipotesi si basa sul fatto che, in media, l’Universo si espande uniformemente – come se tutte le strutture cosmiche potessero essere messe in un frullatore per ottenere una zuppa omogenea, senza alcuna struttura complicata. Tuttavia, l’Universo attuale contiene invece una complessa ragnatela cosmica di ammassi di galassie in fogli e filamenti che circondano e attraversano immense cavità vuote.
Il Professor Wiltshire ha affermato: “Oggi abbiamo a disposizione così tanti dati che nel 21° secolo possiamo finalmente rispondere alla domanda – come e perché emerge una semplice legge di espansione media dalla complessità?”
Una legge di espansione semplice coerente con la teoria della relatività generale di Einstein non è obbligata a seguire l’equazione di Friedmann.
I ricercatori affermano che il satellite Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea, lanciato nel luglio del 2023, ha il potere di testare e distinguere l’equazione di Friedmann dall’alternativa della timescape. Tuttavia, ciò richiederà almeno 1.000 osservazioni indipendenti di supernovae di alta qualità.
Quando il modello del timescape proposto è stato testato l’ultima volta nel 2017, l’analisi ha suggerito che fosse solo leggermente più adatto del ΛCDM come spiegazione per l’espansione cosmica. Pertanto, il team di Christchurch ha collaborato strettamente con il team di collaborazione Pantheon+ che aveva prodotto con impegno un catalogo di 1.535 supernovae distinte.
Si dice che i nuovi dati forniscono ora “prove molto forti” per il timescape. Potrebbe anche indicare una risoluzione convincente della tensione di Hubble e di altre anomalie legate all’espansione dell’Universo.
Ulteriori osservazioni da Euclide e dal Telescopio Spaziale Nancy Grace Roman sono necessarie per sostenere il modello del timescape, affermano i ricercatori, con la corsa ora in corso per utilizzare questa ricchezza di nuovi dati per rivelare la vera natura dell’espansione cosmica e dell’energia oscura.
