E se l'energia oscura non esistesse? I ricercatori sostengono un modello che esclude l’energia oscura

Gli astrofisici neozelandesi hanno pubblicato un modello dell'Universo che non necessita dell'energia oscura per spiegare l'espansione.

Il nuovo modello sostiene che l’espansione accelerata dell’Universo non è causata dall’energia oscura. Credito: NASA

La prova che l'Universo si stava espandendo fu trovata per la prima volta nel 1929 dall'astronomo Edwin Hubble. Negli anni '90, i dati del telescopio Hubble, dal nome dell'astronomo, mostrarono che l'Universo si stava espandendo a un ritmo accelerato. Con questa nuova scoperta, fisici e astronomi introdussero il concetto di energia oscura che sarebbe responsabile dell'espansione accelerata.

Un modo per studiare e misurare il tasso di espansione dell’Universo è attraverso le supernove di tipo la radiazione cosmica di fondo a microonde. Con queste osservazioni, l’energia oscura ha acquisito ancora più forza perché è stata in grado di spiegare osservazioni che altri modelli non riuscivano a spiegare. Per questo motivo, l’energia oscura è associata alla costante cosmologica ed è ampiamente accettata in cosmologia.

Tuttavia, fisici e astronomi continuano a proporre modelli alternativi per spiegare l’espansione in modi che non includono l’energia oscura. I ricercatori neozelandesi sostengono di aver trovato prove che l’accelerazione osservata potrebbe essere spiegata senza la necessità dell’energia oscura. Sarebbe causato da effetti dinamici associati alla geometria dell’universo su scale molto grandi.

Perché l'energia oscura?

Quando negli anni ’90 il telescopio Hubble trovò le prove che l’Universo si stava espandendo rapidamente, astronomi e fisici videro la necessità di introdurre il concetto di energia oscura. Avrebbe un effetto opposto alla gravità e agirebbe per accelerare l’espansione dell’Universo. Da allora, diverse osservazioni e progetti hanno mirato a calcolare il tasso di espansione da confrontare con i modelli di energia oscura.

I modelli che includono l’energia oscura aiutano a comprendere l’origine e l’evoluzione dell’Universo sebbene la natura dell’energia oscura sia ancora sconosciuta.

Le osservazioni della radiazione cosmica di fondo a microonde, della distribuzione delle galassie e della struttura su larga scala dell’universo depongono a favore del modello dell’energia oscura. Inoltre, queste osservazioni indicano anche che il 68% dell’Universo è composto da energia oscura. La sua esatta natura è sconosciuta, ma i modelli teorici spesso associano l'energia oscura alla costante cosmologica di Einstein.

Modello Timescape

Sono stati proposti anche altri modelli, che non considerano l'energia oscura, per spiegare l'espansione accelerata dell'Universo. Uno di questi modelli è chiamato modello Timescape e afferma che l'accelerazione osservata potrebbe essere il risultato di variazioni nella geometria dell'universo. Queste variazioni sarebbero causate da differenze nella distribuzione della materia su scale cosmologiche.

L’idea dice che le nostre misurazioni possono cambiare a seconda di come la materia e l’energia sono distribuite nell’Universo. Le galassie nelle regioni ad alta densità sperimentano il tempo in modo diverso rispetto alle regioni meno dense. Ciò spiegherebbe la tensione di Hubble e perché la velocità di espansione dell’Universo ha valori diversi a seconda della tecnica.

Osservazioni

In un nuovo articolo, i ricercatori dell’Università di Canterbury in Nuova Zelanda sostengono di avere prove a favore del modello Timescape. Hanno utilizzato i dati della collaborazione Pantheon+ con la quale sono stati in grado di produrre un catalogo con 1535 osservazioni di supernova. Secondo loro, queste osservazioni concorderebbero con il modello Timescape e risolverebbero la tensione di Hubble.

Uno dei maggiori problemi con questo modello è la mancanza di osservazioni che lo sostengono. A differenza del modello ΛCDM, che ha diverse osservazioni che concordano con le previsioni, come le supernovae e la radiazione cosmica di fondo. Con il nuovo lavoro, il modello Timescape potrebbe guadagnare più terreno nella comunità scientifica.

Perché le supernovae?

Le supernovae, soprattutto di tipo Ia, sono importanti quando si tratta di osservazioni e studi sull'espansione dell'Universo. Questo perché sono considerati fari cosmici poiché la loro distanza può essere misurata con precisione. Le supernove di tipo Ia hanno una luminosità costante e ben studiata, quindi il calcolo della distanza in base alla luminosità è affidabile.

Le supernove di tipo Ia si osservano in altre galassie e aiutano a misurare con precisione la distanza delle galassie da noi. Credito: NASA

Le osservazioni del telescopio Hubble negli anni '90 che hanno portato al concetto di energia oscura erano osservazioni di supernovae distanti. Grazie al confronto delle distanze si è potuto concludere che l'espansione è accelerata. Ad oggi, questi oggetti rappresentano osservazioni importanti quando si considera un modello che descrive l'espansione dell'Universo.

Energia oscura o no?

Tuttavia, affinché il modello Timescape possa guadagnare terreno, saranno necessarie nuove osservazioni da confrontare con le previsioni teoriche del modello.

I ricercatori dell'articolo affermano che il satellite Euclid dell'Agenzia spaziale europea sarebbe in grado di testare e distinguere il modello attuale dal modello Timescape. Ciò richiederà circa 1000 osservazioni di supernova di alta qualità;

Fonte della notizia

Lane et al. 2024 Cosmological foundations revisited with Pantheon+ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society