Scienze

Ma è proprio vero che il "grande anello" di galassie sfida le nostre certezze sull'universo?

Si parla da giorni del "grande anello di galassie" (Big Ring) che smentirebbe gli attuali modelli cosmologici. Occorre riscrivere la fisica o ci sono altre spiegazioni?

Nei giorni scorsi ha fatto scalpore la notizia della scoperta di un grande anello di galassie (Big Ring) che, per certi versi, starebbe mettendo in discussione la nostra conoscenza dell'universo. Ma davvero dobbiamo rivedere i nostri modelli cosmologici? Come si può chiarire la questione?

Scoperto da una dottoranda. Nel cielo, a saperla leggere, è scritta la storia dell'universo. Ma nella distribuzione delle galassie su larghissima scala sembrano nascondersi segni indecifrabili che sfidano le nostre conoscenze. L'ultimo a essere stato identificato è un cerchio che ha un diametro di 1,3 miliardi di anni luce, si trova a circa 9 miliardi di anni luce da noi e appare nel cielo con dimensioni 15 volte superiori a quelle della Luna. È stato chiamato Big Ring (Grande Anello) e lo ha scoperto Alexia Lopez, studentessa di dottorato l'Università del Central Lancashire (Uk), attraverso l'analisi dei dati del progetto Sloan Digital Sky Survey.

Il grande anello non sarebbe compatibile con un universo "omogeneo e isotropo"

Nonostante il nome questo oggetto ha una struttura 3D a spirale più che "ad anello", simile a quella di un cavatappi rivolto verso di noi. Per renderci conto di quanto sia grande e distante, dobbiamo considerare che la nostra galassia ha un diametro di "appena" 100mila anni luce, e che la galassia più vicina, quella di Andromeda, dista da noi 2,5 milioni di anni luce.

Anello, ma non solo. Il Grande Anello è solo una delle grandi strutture che sono state identificate dagli scienziati. Ci sono anche un Arco Gigante che si estende per 3,3 miliardi di anni luce, alcune "grandi muraglie" e così via. La loro esistenza, si è detto, se confermata potrebbe mettere in discussione uno dei principi fondanti dell'astronomia: il principio cosmologico, secondo il quale la materia è distribuita su larga scala in modo omogeneo e isotropo, cioè tale che l'universo mostri valori omogenei di grandezze caratteristiche come la temperatura, la densità ecc., in qualsiasi punto o direzione si guardi. Ovviamente parliamo di valori omogenei all'interno di grandi scale.

Molto semplicemente, se ci fossero un grande arco isolato, o un grande anello, da qualche parte, queste condizioni di isotropia e omogeneità sarebbero violate.

Tutto in discussione. Ma è davvero questo il caso? «Il modello cosmologico standard assume questa semplificazione enorme di pensare che l'universo su grande scala sia omogeneo e isotropo», spiega Marco Bersanelli, docente all'università di Milano e tra i principali responsabili scientifici del satellite Planck che ha fornito le mappe finora più dettagliate della radiazione cosmica di fondo.

«Ora, questa non è un'assunzione filosofica e basta. È un'evidenza confermata da una quantità enorme di osservazioni», precisa Bersanelli, che prosegue: «Tutto ha mostrato, negli ultimi cento anni, che l'universo è davvero altamente omogeneo e isotropo su grande scala. Questi risultati recenti mostrano dunque alcune "tensioni", come le chiamiamo, cioè alcune situazioni che pongono nuove domande. E sono proprio il sintomo del fatto che le osservazioni stanno arrivando a un livello di precisione tale che potrebbero mettere in mostra i limiti di questa assunzione». 

Approfondimenti sulla struttura e sull'evoluzione dell'universo nel dossier di copertina di Focus n° 377 (20 febbraio 2024), dedicato al Big Bang.

Ma forse c'è un'altra spiegazione (e non sarebbe la prima volta)

C'è da dire che nessuna di queste strutture si può vedere direttamente, nemmeno al telescopio: «L'osservazione non è diretta, ma basata su algoritmi per mettere in evidenza grandi strutture nei dati dello Sloan Digital Sky Survey», dice Gian Giudice, direttore di Fisica teorica al Cern. «Come in tutte le analisi statistiche», spiega,«c'è la possibilità che si tratti di una fluttuazione o di un pregiudizio (bias) nell'algoritmo».

La costante di hubble. «Non sono evidenze schiaccianti», commenta Bersanelli. «Però sono fatti che meritano attenzione». Tanto più che altre tensioni stanno emergendo in altri ambiti, per esempio riguardo alla costante di Hubble che misura l'espansione dell'universo (ne abbiamo parlato nel numero 371 di Focus): il valore di questa costante basata su osservazioni nell'universo vicino differisce leggermente, ma in modo misurabile, da quello dedotto da osservazioni diverse, relative all'universo primordiale.

«È una cosa diversa, ma a mio avviso potrebbe rivelare una situazione analoga», commenta Bersanelli. Potrebbe essere il segnale, insomma, che stiamo toccando il limite di alcune semplificazioni che stiamo assumendo nella nostra descrizione del cosmo. Che cosa si può fare, allora, per venirne a capo e trovare una risposta? «Si possono invocare soluzioni basate su teorie alternative per la formazione delle strutture», risponde Giudice. «Ma, prima di cercare una soluzione, bisogna capire se davvero c'è un problema». E Bersanelli aggiunge: «È necessario proseguire con le osservazioni e realizzare una mappatura sempre più ampia e accurata della distribuzione della materia nell'universo per mezzo di strumenti come il satellite Euclid, che sta iniziando a prendere dati adesso, e come l'osservatorio Vera Rubin, che entrerà in funzione tra poco più di un anno».

18 gennaio 2024 Andrea Parlangeli
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