Un nuovo modello dell'Universo non ha bisogno di energia oscura

Ipotizzata nel secolo scorso per spiegare l’accelerazione dell’Universo, secondo una nuova ipotesi non è necessaria.

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Secondo una nuova ipotesi non c'è bisogno dell'energia oscura per spiegare l'espansione dell'Universo.

L'enigmatica energia oscura che, secondo le ipotesi prevalenti costituirebbe il 68-70% dell'Universo, potrebbe non esistere affatto.

 

Lo afferma un gruppo di ricerca ungherese-americano. Gli astrofisici ritengono che l'attuale modello standard dell'Universo ha bisogno dell'esistenza dell'energia oscura perché non tiene conto dei continui cambiamenti e della complessa struttura dell'Universo stesso, ma se si considerano questi parametri il bisogno dell'energia oscura per spiegare l’accelerazione dell’Universo scompare.

 

Il lavoro è stato pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (abstract, in inglese).

 

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In alto a sinistra, in rosso: rappresentazione dell'espansione dell'Universo secondo il modello che prevede l'energia oscura. In alto al centro, in blu: il nuovo modello, in base al quale l'espansione può essere spiegata senza alcun bisogno dell'energia oscura. In alto a destra, in verde: il modello cosmologico di Einstein-de Sitter, che non prevedeva l'energia oscura. Il riquadro in basso riporta le curve di espansione dell'Universo in relazione al tempo e ai tre modelli (stessi colori).

 

L'ignoto. L'Universo si è formato circa 13,8 miliardi di anni fa e da allora si sta espandendo. La prova dell'espansione, espressa nella legge di Hubble, si basa sull'osservazione delle galassie e dalla deduzione che ne consegue: la velocità con cui una galassia si allontana da noi è proporzionale alla sua distanza.

 

Questo lo si dimostra analizzando lo “spettro” delle galassie: quanto più i colori che compongono la luce di una galassia sono spostati verso il rosso, maggiore è il suo allontanamento (redshift).


Tra certezze e incertezze:
energia oscura e materia oscura

Dal 1920 la mappatura della velocità delle galassie ha portato gli astronomi a concludere che l'intero Universo è in espansione, e che ha avuto inizio un punto infinitamente piccolo.

 

Nella seconda metà del XX secolo, però, gli astronomi hanno dovuto introdurre una "energia di natura ignota", l'energia oscura, per spiegare il surplus di espansione (rispetto al precedente modello considerato) che non si poteva spiegare semplicemente con l'energia prodotta dal Big Bang. Secondo questa interpretazione, il nuovo fattore da considerare doveva costituire quasi il 70% dell'energia dell'Universo.

 

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L'energia oscura cosituirebbe circa il 70 per cento dell'Universo intero. Il resto sarebbe fatto da materia oscura (circa 25%) e materia ordinaria (circa 4%).

Non serve. Nel nuovo lavoro, coordinato da Gábor Rácz, della Eötvös Loránd University (Budapest, Ungheria), si mette in discussione l'esistenza dell'energia oscura e si suggerisce una spiegazione alternativa.

 

Rácz sostiene che i modelli convenzionali che riguardano lo studio dell'origine e dell'evoluzione dell'Universo si basano su approssimazioni che sottostimano la sua reale struttura, in particolare ipotizzando che la materia presente nell'Universo abbia una densità uniforme.

 

Spiega Laszlo Dobos, co-autore della ricerca: «Siamo certi, grazie agli studi sulle supernove, che l'Universo sta accelerando, ma utilizziamo le equazioni della Relatività generale di Einstein, che descrivono l’espansione dell’Universo in modo grossolano, per descrivere i fenomeni complessi e questo può portare a conclusioni errate. Proprio come la necessità di introdurre l'energia oscura per spiegare quel che si osserva».

 

Secondo l'ipotesi corrente l'Universo si è espanso in seguito al Big Bang. Ma la sua espansione procede a un ritmo tale che è necessario introdurre una qualche forma di energia per spiegarla. Da qui la nascita dell'idea di una "energia oscura".

La materia. Secondo i ricercatori, tutti i modelli del nostro Universo non tengono conto delle notevoli diversità di aggregazione della materia che si ritrova in galassie e in ammassi di galassie. Il problema, affermano, è stato "nascosto sotto il tappeto".

 

Se però si considera la diversità di aggregazione della materia, l'accelerazione dell'espansione dell'Universo si può spiegare anche senza energia oscura.

 

Se si dovesse confermare questa ipotesi, l'impatto sullo studio dell'Universo sarebbe profondo: negli ultimi vent'anni astronomi e fisici teorici hanno infatti considerato l'energia oscura come elemento fondamentale dell'Universo, in tutti i modelli di studio, anche se non sono mai riusciti a spiegarla.

 

02 Aprile 2017 | Luigi Bignami