Una nuova misurazione delle distanze cosmiche nel Dark Energy Survey fornisce indizi sulla natura de

Capire come tutto è iniziato! Questo è l’obiettivo del Dark Energy Survey (DES), che “ci permette di testare se l’espansione accelerata dell’universo, iniziata 6 miliardi di anni fa, è coerente con il nostro attuale modello cosmologico”, spiega a Público uno dei suoi partecipanti, il cosmologo Martín Rodríguez Monroy.

Si tratta del più grande studio di questo tipo fino ad oggi sull’origine dell’universo. Ha analizzato dati di oltre 16 milioni di galassie raccolti tra il 2013 e il 2019, da un campione di 150 milioni di galassie. I suoi risultati sono stati appena resi noti questa settimana e sono il frutto di una collaborazione internazionale di oltre 400 scienziati provenienti da sette paesi, con sede al Fermilab di Chicago.

Tra di loro ci sono Martín Rodríguez e i suoi colleghi dell’Istituto di Fisica Teorica (UAM-CSIC) e altri tre centri spagnoli: il Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), l’Institut de Ciènces de l’Espai (ICE.CSIC), l’Institut de Física de Altes Energies (IFAE).

In discussione ciò in cui credevamo fino ad ora

I loro risultati sono tanto appassionanti quanto sfidanti per la scienza consolidata: potrebbe essere che il modello cosmologico standard che descrive il comportamento del cosmo non si verifichi sempre come ci si aspetta.

Gli astrofisici del DES hanno misurato galassie a diverse distanze per confrontare se la teoria potesse essere applicata a tutte allo stesso modo. “Con i dati forniti in un punto specifico – equivalente a un’età dell’universo calcolata in base alla sua distanza – dovremmo essere in grado di prevedere i dati in un altro punto precedente o successivo”, dice Rodríguez Monroy.

Tuttavia, non è così. Risulta che esista una piccola incompatibilità tra i dati raccolti dal satellite Planck nel 2018, che ritrae il cosmo primordiale nei suoi primi istanti di vita – circa 400 mila anni dopo il Big Bang – e i dati del DES, che fotografano lo spazio diversi milioni di anni dopo.

Il nostro risultato è diverso dal 4% rispetto a quanto predice Planck. Inoltre, la nostra misura è nota con una precisione del 95%. Ciò significa che c’è solo il 5% di possibilità che la nostra differenza del 4% sia casuale”, sottolinea il ricercatore.

Una pista che la teoria attuale non è del tutto completa. “Ad esempio, l’energia oscura potrebbe non essere l’energia del vuoto, la sua densità potrebbe cambiare con l’espansione dell’universo o addirittura lo spazio potrebbe essere leggermente curvo“, suggerisce la astrofisica spagnola Anna Porredón, una delle coordinatrici di questa analisi.

Dark Energy Survey DES

In ogni caso, Rodríguez Monroy consiglia cautela: “Non si può affermare che il modello consolidato sia stato infranto, ma esiste questa possibilità”, sottolinea.

“Un’altra spiegazione potrebbe avere a che fare con qualche errore sistematico, legato a pregiudizi nelle osservazioni – ad esempio, per la zona osservata o il punto di osservazione scelto”, ci dice.

Energia oscura e sfuggente

Per catturare i dati, il DES ha utilizzato la cosiddetta Camera di Energia Oscura (DECam) – nella foto sotto – estremamente sensibile, con 500 megapixel, installata sul telescopio Víctor M Blanco, presso l’Osservatorio Interamericano di Cerro Tololo, in Cile.

Camera di Energia Oscura DECam

Dopo aver analizzato tutto il materiale raccolto, hanno osservato “piccole discrepanze che potrebbero implicare che l’energia oscura cambia nel tempo“, ci dice Rodríguez Monroy. In altre parole, l’energia oscura potrebbe non corrispondere alla costante cosmologica come si pensava.

Si riferisce a quell’entità sconosciuta che occupa il 70% dell’universo, “ma non sappiamo cos’è”, ammette. Al momento, ci sono diverse ipotesi alternative alla costante cosmologica che finora sono rimaste nel campo della speculazione.

“Potremmo dire che chiamiamo energia oscura ciò che sta causando l’espansione accelerata dell’universo. Qualunque cosa sia”.

Un altro elemento che sfugge alla nostra comprensione attuale ha lo stesso cognome, anche se non è parente del precedente: la materia oscura, che occupa il 25% del cosmo. “Non conosciamo la particella che si cela dietro, se è una particella – potrebbero essere buchi neri speciali. L’unica cosa che sappiamo di essa è che è un tipo di materia che ha massa, ma non interagisce con la luce come la materia normale che conosciamo. Interagisce solo con la gravità“, afferma lo scienziato.

E a cosa serve dedicare così tanto sforzo a inseguire entrambi? Se c’è una scienza di base per eccellenza, forse è questa, impegnata a svelare l’origine dell’esistenza del mondo. Rodríguez Monroy, che difende la conoscenza per la conoscenza, ritiene che “prima bisogna capire come funzionano le cose prima di poter vedere le loro applicazioni”.

Inoltre, ci ricorda quella frase di Faraday (1791-1867) quando gli chiesero la stessa cosa sui primi studi sull’elettricità: “Non lo so, ma sicuramente un giorno lo tasseranno“.