Cos’è l’energia oscura? | Space

L’energia oscura è il nome dato alla misteriosa forza che sta facendo accelerare il tasso di espansione del nostro universo nel tempo, piuttosto che rallentare. Questo è il contrario di quello che ci si potrebbe aspettare da un universo iniziato con un Big Bang. Gli astronomi del 20° secolo hanno imparato che l’universo è in espansione. Pensavano che l’espansione potesse continuare per sempre, o alla fine – se l’universo avesse abbastanza massa e quindi abbastanza autogravità – invertire e causare un Big Crunch. Ora, all’inizio del XXI secolo, questa idea si è evoluta. L’universo è visto espandersi più velocemente oggi che miliardi di anni fa. Cosa potrebbe causare l’aumento del tasso di espansione? Gli astronomi ora a volte parlano di una forza repulsiva come un possibile modo per capirlo.

Fino alla fine degli anni ’90, la maggior parte dei cosmologi credeva che l’universo non avesse abbastanza massa per causare un Big Crunch. In particolare, i dati acquisiti dal 2dF Galaxy Redshift Survey e dallo Sloan Digital Sky Survey sembravano confermare che l’universo si sarebbe espanso per sempre, anche se a un ritmo sempre più lento, mentre la massa e la gravità dell’universo cercavano di tirarlo indietro.

La prima indicazione di qualcosa di rivoluzionario che stava per essere scoperto arrivò nel 1998 durante una ricerca sulle supernovae di tipo 1A. Queste massicce esplosioni di stelle giganti morenti sono estremamente utili agli astronomi perché emettono sempre la stessa quantità di luce, e possono quindi essere usate come cosiddette “candele standard” per calcolare le distanze nel cosmo. Questa è un’idea molto semplice. Pensate alle lucciole di notte: tutte brillano con la stessa luminosità intrinseca. Misurando quanto sono luminose da dove ti trovi, puoi calcolare la loro distanza.

L’indagine del 1998 è stata condotta da due gruppi internazionali di astronomi tra cui gli americani Adam Riess e Saul Perlmutter, e Brian Schmidt in Australia. Utilizzando otto telescopi in tutto il mondo, il loro obiettivo era quello di utilizzare la distanza delle supernovae di tipo 1A per calcolare il tasso di espansione dell’universo, noto come la costante di Hubble (anche se in realtà, poiché il tasso di espansione dell’universo varia con il tempo, tecnicamente non è una costante).

I risultati della ricerca furono sorprendenti. Le supernovae lontane, esplose quando l’universo aveva solo 2/3 della sua età attuale, erano molto più deboli di quanto avrebbero dovuto essere, e quindi molto più lontane. L’implicazione di ciò era che l’universo si era espanso molto più velocemente di quanto avrebbe dovuto fare, se le idee attuali erano corrette.

Incontrato con molto scetticismo nella comunità astronomica quando questi risultati sono stati rivelati, le osservazioni sono state presto replicate da altri team e altri metodi. Al volgere del millennio, stava diventando chiaro che l’espansione dell’universo non sta, come si credeva comunemente, rallentando. In realtà sta accelerando.

Ancora più strano, l’espansione era stata deaccelerata, come ci si aspettava, fino a sette o otto miliardi di anni dopo il Big Bang. Ma poi, per ragioni del tutto sconosciute, una misteriosa “forza antigravitazionale” ha iniziato a dominare, superando il freno che la gravità stava ponendo all’espansione, che quindi ha invertito il suo rallentamento e ha iniziato ad accelerare.

Potete immaginare quanto sia stata scioccante questa rivelazione per astronomi e cosmologi.

La forza responsabile di questa accelerazione è stata soprannominata dagli scienziati energia oscura. In questo caso, oscuro significa sconosciuto piuttosto che letteralmente scuro, come nel caso della materia oscura. Va notato che l’energia oscura e la materia oscura sono fenomeni completamente estranei. Leggi di più: Cos’è la materia oscura?

Per aumentare il mistero, le proprietà di questa strana energia oscura sembrano corrispondere alla costante cosmologica di Einstein, talvolta chiamata il suo fattore fudge e successivamente descritta dallo stesso Einstein come il più grande errore professionale della sua vita. Einstein detestava l’idea di un universo in espansione, preferendo quello statico postulato dalla cosmologia dello stato stazionario, che era popolare all’inizio del XX secolo. Inventò una forza antigravitazionale, di origine indefinita, per contrastare l’espansione osservata dell’universo, che avrebbe portato ad un universo non in espansione. Tuttavia, Einstein ritrattò in seguito questa idea, che non era supportata dalle osservazioni.

L’energia oscura è uno dei grandi misteri irrisolti della cosmologia. Oggi si pensa che costituisca il 68% di tutto l’universo, mentre la materia normale, cosiddetta “barionica” – ogni pezzo di materia che possiamo effettivamente vedere – comprende solo il 5%, e il resto è costituito da materia oscura, un altro enorme mistero cosmico.

L’energia oscura si comporta come la forza antigravitazionale di Einstein, ma la sua natura e origine rimangono sconosciute. Uno dei suoi più grandi misteri è perché l’energia oscura ha iniziato a dominare il tasso di espansione dell’universo in un particolare momento, miliardi di anni dopo il Big Bang. Se esiste ora, perché non c’è sempre stata?

La fisica dell’energia oscura è altamente speculativa. Un’idea che ha guadagnato terreno negli ultimi anni è che l’energia oscura assomigli ad una forza conosciuta come “quintessenza”, che è un parente del campo di Higgs. Ma per ora non ci sono prove osservative a sostegno o a sfavore.

I cosmologi non hanno nemmeno idea se l’energia oscura continuerà ad accelerare l’espansione dell’universo per sempre, portando ad uno scenario, molto lontano nel futuro, in cui l’accelerazione supererà le forze che tengono insieme l’universo e farà letteralmente a pezzi tutta la materia del cosmo, in uno scenario da incubo conosciuto come il Big Rip.

Ci sono diverse missioni spaziali attuali e future e indagini a terra che indagheranno la natura dell’energia oscura, tra cui il telescopio orbitante WFIRST della NASA e l’internazionale Dark Energy Survey, con sede in Cile.

Si spera che presto arriveremo a una maggiore comprensione di questa forza misteriosa, che sta avendo una tale influenza sul futuro del cosmo, ma per ottenere tale comprensione abbiamo bisogno di abbozzare una storia molto più completa dell’universo. Tuttavia, l’archeologia di 13,7 miliardi di anni è estremamente difficile e richiede tempo, con così tanti strati antichi in quella storia mancanti o indistinti, quindi non possiamo aspettarci alcuna rivelazione improvvisa.

Fondo: L’universo si sta espandendo più velocemente di quanto previsto dalle vecchie teorie. L’energia oscura, uno dei grandi misteri irrisolti della cosmologia, potrebbe causare l’accelerazione della sua espansione. Si pensa che l’energia oscura costituisca il 68% di tutto l’universo.