Gli scienziati potrebbero sbagliarsi riguardo all’energia oscura. Ma hanno ragione riguardo alla gravità, suggerisce un nuovo studio.
Si ritiene che l’energia oscura, il misterioso fenomeno che accelera l’espansione del cosmo, abbia avuto una densità costante nel corso della storia dell’universo. Ma l’energia oscura potrebbe invece essere in declino, riferiscono i ricercatori del Dark Energy Spectroscopic Instrument, o DESI, il 19 novembre in una serie di documenti pubblicati sul sito web del progetto e su arXiv.org.
La scoperta riafferma 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 della “gravità modificata”.
DESI crea una mappa tridimensionale delle galassie in tutto il cosmo. La precedente analisi del progetto si concentrava solo su un tipo di informazioni raccolte da quella mappa: oscillazioni acustiche barioniche, onde sonore nell’universo primordiale che lasciarono impronte nel cosmo visibili oggi (SN: 4/3/19).
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 al modo in cui la struttura cresce nel tempo”, afferma il cosmologo Dragan Huterer dell’Università del Michigan ad Ann Arbor. “Ciò è significativo perché è noto che la crescita della struttura è 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 la densità nel tempo. “Stiamo giungendo alla stessa conclusione, e questo è… del tutto 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 vedessimo la stessa cosa (conclusione), sarebbe davvero un problema”. (In entrambi i casi, il team ha combinato i dati di DESI con altri dati cosmologici, compresi i dati sullo sfondo cosmico a microonde, la luce più antica dell’universo.)
Con il primo risultato, i ricercatori del DESI rischiavano il collo, afferma il fisico Daniel Scolnic della Duke University. “Non si tirano indietro da questo. Molte volte, quando si ottiene un grande risultato in cosmologia, sembra che un mese dopo… sia sparito.” Ma con il DESI “il loro collo è ancora in gioco. Lo rispetto davvero e lo apprezzo.
Se si confermasse che l’energia oscura varia, darebbe una scossa alla 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: 26/08/24).
Nel tentativo di dare una spiegazione più soddisfacente del cosmo, alcuni scienziati stanno modificando la relatività generale, che descrive la gravità come risultato della distorsione della massa dello spaziotempo. 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 dal 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 abbondano nel cosmo. Come la prima analisi del DESI, le nuove scoperte indicano che la somma delle masse dei tre tipi di neutrini è inferiore al previsto, almeno secondo alcuni (SN: 20/09/24). Ciò potrebbe suggerire che i cosmologi abbiano frainteso qualcosa sulla natura del cosmo o sui neutrini stessi.
Nel 2025, la collaborazione DESI prevede di pubblicare i risultati sulla base dei dati dei primi tre anni del progetto. Questo sarà un vero test per valutare la solidità dei risultati, incluso se l’energia oscura cambia effettivamente nel tempo.
Scolnic immagina il modello cosmologico standard come un falò. Mentre gli scienziati si divertivano seduti attorno alla calda luce, con i risultati DESI, le scintille hanno cominciato a volare. “Questo è il momento in cui dici a tutti: ‘Facciamo un passo indietro rispetto al falò, giusto per essere sicuri. … Non stiamo gettando acqua su tutta la faccenda, ma sicuramente solo un passo indietro.’”
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