Novembre 19, 2024 a 8: 00 pm
Gli scienziati potrebbero sbagliarsi sull’energia oscura. Ma hanno ragione sulla gravità, suggerisce un nuovo studio.
Si ritiene che l’energia oscura, il misterioso fenomeno che provoca l’accelerazione dell’espansione del cosmo, abbia avuto una densità costante nel corso della storia dell’universo. Ma l’energia oscura potrebbe invece essere in calo, riferiscono i ricercatori della collaborazione Dark Energy Spectroscopic Instrument, o DESI, il 19 novembre in una serie di articoli pubblicati sul sito web del progetto e arXiv.org.
La scoperta ribadisce un rapporto di aprile dello stesso team che era giunto a una conclusione simile (SN: 4/4/24). Allo stesso tempo, la nuova analisi – uno sguardo più approfondito agli stessi dati utilizzati nel rapporto precedente – conferma che i dati DESI concordano con la relatività generale, la teoria della gravità di Albert Einstein, senza alcuna prova di teorie alternative di “gravità modificata”.
DESI crea una mappa 3D delle galassie in tutto il cosmo. L’analisi precedente del progetto si è concentrata solo su un tipo di informazioni raccolte da quella mappa: oscillazioni acustiche barioniche, onde sonore nell’universo primordiale che hanno lasciato impronte sul cosmo che sono visibili oggi (SN: 3/4/19).
La nuova analisi aggiunge informazioni su come le galassie e altre strutture si evolvono nel corso della storia cosmica. “Questa è la prima volta che siamo sensibili a come la struttura cresce con il tempo”, afferma il cosmologo Dragan Huterer dell’Università del Michigan ad Ann Arbor. “Questo è significativo perché la crescita della struttura è ben nota per essere molto sensibile all’energia oscura e alla gravità modificata”.
In entrambe le analisi, i ricercatori hanno trovato segni di una variazione nell’equazione di stato dell’energia oscura, la relazione tra la sua pressione e densità nel tempo. “Stiamo puntando alla stessa conclusione, e questa è… completamente rassicurante”, afferma la cosmologa Pauline Zarrouk del CNRS e del Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies di Parigi. Poiché le due analisi si basano sugli stessi dati, “se non stessimo vedendo la stessa [conclusione], sarebbe davvero un problema”. (In entrambi i casi, il team ha combinato i dati di DESI con altri dati cosmologici, compresi i dati sulla radiazione cosmica di fondo, la luce più antica dell’universo).
Con il primo risultato, i ricercatori del DESI si sono messi in gioco, dice il fisico Daniel Scolnic della Duke University. “Non si stanno tirando indietro da questo. Molte volte, quando c’è un grande risultato in cosmologia, sembra che sia passato un mese… Non c’è più”. Ma con DESI, “il loro collo è ancora fuori. Lo rispetto davvero e lo apprezzo”.
Se si confermasse che l’energia oscura varia, manderebbe una scossa attraverso la cosmologia, rovesciando la teoria accettata dagli scienziati, il modello cosmologico standard. Questa teoria ha avuto un enorme successo nel descrivere il cosmo, ma include componenti poco compresi, come l’energia oscura e la fonte di massa altrettanto non identificata chiamata materia oscura (SN: 26/8/24).
Nel tentativo di una spiegazione più soddisfacente del cosmo, alcuni scienziati stanno modificando la relatività generale, che descrive la gravità come risultato della deformazione della massa dello spazio-tempo. Le teorie della gravità modificate potrebbero potenzialmente eliminare la necessità della materia oscura o dell’energia oscura (SN: 7/5/24). Ma la formazione della struttura osservata da DESI era coerente con quella prevista dalla relatività generale. E non ci sono prove di una gravità modificata, anche se le teorie non sono del tutto escluse.
Nel nuovo studio, persiste un enigma sulle masse dei neutrini, particelle subatomiche leggere che sono abbondanti nel cosmo. Come la prima analisi del DESI, le nuove scoperte indicano che la somma delle masse dei tre tipi di neutrini è più piccola del previsto, almeno secondo alcuni resoconti (SN: 20/9/24). Ciò potrebbe suggerire che i cosmologi hanno frainteso qualcosa sulla natura del cosmo o sui neutrini stessi.
Nel 2025, la collaborazione DESI prevede di pubblicare i risultati sulla base dei primi tre anni di dati del progetto. Questo sarà un vero test di quanto siano robusti i risultati, incluso se l’energia oscura cambia effettivamente nel tempo.
Scolnic immagina il modello cosmologico standard come un falò. Mentre gli scienziati si divertivano a sedersi intorno al caldo bagliore, con i risultati del DESI hanno iniziato a volare scintille. “Questo è il momento in cui dici a tutti: ‘Facciamo un passo indietro dal falò, solo per sicurezza. … Non stiamo gettando acqua su tutta la faccenda, ma sicuramente solo un passo indietro'”.
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Citazioni
Collaborazione DESI. DESI 2024 VII: vincoli cosmologici dalla modellazione full-shape delle misure di clustering. Pubblicato online il 19 novembre 2024.
M. Ishak et al. Vincoli di gravità modificati dalla modellazione della forma completa delle misurazioni del clustering da DESI 2024. Pubblicato online il 19 novembre 2024.