Secondo le ultime osservazioni del Dark Energy Survey l’espansione dell’universo continuerà all’infinito mettendo fine alla teoria del “Big Rip”.
Oltre dieci anni fa, il Dark Energy Survey (DES) ha iniziato a mappare l’Universo per trovare prove che potessero aiutarci a comprendere la natura del misterioso fenomeno noto come energia oscura. Oltre 100 scienziati hanno contribuito negli anni a produrre le misurazioni finale del DES, che è stata appena pubblicata al 243esimo incontro dell’American Astronomical Society a New Orleans. Secondo quanto rilevato, l’universo continuerà a espandersi all’infinito, ponendo probabilmente fine alla teoria legata al collasso dello stesso, detta “Big Rip”.
Il mistero dell’energia oscura
Si stima che l’energia oscura costituisca quasi il 70% dell’Universo osservabile, ma ancora non capiamo di cosa si tratti. Sebbene la sua natura rimanga misteriosa, l’impatto dell’energia oscura si fa sentire su larga scala. Il suo effetto principale è quello di guidare l’espansione accelerata dell’Universo. E l’annuncio di New Orleans potrebbe avvicinarci ad una migliore comprensione di questa forma di energia.
Tra le altre cose, ci dà l’opportunità di testare le nostre osservazioni rispetto a un’idea chiamata costante cosmologica, introdotta da Albert Einstein nel 1917 come un modo per contrastare gli effetti della gravità nelle sue equazioni per ottenere un Universo che non si espandesse né si contraesse. Einstein successivamente lo rimosse dai suoi calcoli.
Tuttavia, i cosmologi in seguito scoprirono che non solo l’Universo si stava espandendo, ma che l’espansione stava accelerando. Questa osservazione è stata attribuita alla misteriosa entità chiamata energia oscura. Il concetto di costante cosmologica di Einstein potrebbe effettivamente spiegare l’energia oscura se avesse un valore positivo (permettendole di conformarsi all’espansione accelerata del cosmo). I risultati del DES sono il culmine di decenni di lavoro da parte di ricercatori di tutto il mondo e forniscono una delle migliori misurazioni finora di un parametro sfuggente chiamato “w”, che sta per “l’equazione di stato ” dell’energia oscura.
Dalla scoperta dell’energia oscura nel 1998, il valore della sua equazione di stato è stata una questione fondamentale. Questo stato descrive il rapporto tra pressione e densità di energia per una sostanza. Tutto nell’Universo ha un’equazione di stato. Il suo valore ti dice se una sostanza è simile al gas, relativistica (descritta dalla Teoria della Relatività di Einstein) o no, o se si comporta come un fluido. Elaborare questa cifra è il primo passo per comprendere veramente la vera natura dell’energia oscura.
Sovvertire le aspettative
La nostra migliore teoria per w prevede che dovrebbe essere esattamente meno uno (w=-1). Questa previsione presuppone anche che l’energia oscura sia la costante cosmologica proposta da Einstein. Un’equazione di stato di -1 ci dice che all’aumentare della densità energetica dell’energia oscura, aumenta anche la pressione negativa. Maggiore è la densità di energia nell’Universo, maggiore è la repulsione – in altre parole, la materia spinge contro altra materia. Ciò porta ad un universo in continua espansione e accelerazione. Potrebbe sembrare un po’ bizzarro, poiché è controintuitivo rispetto a tutto ciò che sperimentiamo sulla Terra.
Il lavoro si è avvalso dell’elemento più diretto di misurazione di cui disponiamo sulla storia dell’espansione dell’Universo: le supernove di tipo Ia. Si tratta di un tipo di esplosione stellare e agiscono come una sorta di metro cosmico, permettendoci di misurare distanze incredibilmente grandi nell’Universo. Queste distanze potranno poi essere paragonate alle nostre aspettative. Questa è la stessa tecnica utilizzata per rilevare l’esistenza dell’energia oscura 25 anni fa.
La differenza ora sta nella dimensione e nella qualità del nostro campione di supernovae. Utilizzando nuove tecniche, il team DES dispone di un numero 20 volte maggiore di dati, su un’ampia gamma di distanze. Ciò consente una delle misurazioni di w più precise di sempre, fornendo un valore di -0,8. A prima vista, questo non è esattamente il valore -1 che avevamo previsto. Ciò potrebbe indicare che non si tratti della costante cosmologica. Tuttavia, l’incertezza su questa misurazione è abbastanza grande da consentire il -1 con una probabilità del 5%, o quote di scommessa di solo 20 a 1. Questo livello di incertezza non è ancora abbastanza buono, ma è un ottimo inizio.
Nuove osservazioni
Il rilevamento della particella subatomica del bosone di Higgs nel 2012 al Large Hadron Collider richiedeva una probabilità di errore di un milione su una. Tuttavia, questa misurazione potrebbe segnalare la fine dei modelli “Big Rip” che hanno equazioni di stato con valori molto più negativi. In tali modelli l’Universo si espanderebbe indefinitamente a un ritmo sempre più veloce, finendo per disintegrare le galassie, i sistemi planetari e persino lo spazio-tempo stesso!
Gli scienziati vogliono ancora più dati per ridurre ulteriormente l’incertezza e queste misurazioni sono già a buon punto. I risultati del DES suggeriscono che le nostre nuove tecniche funzioneranno per le future misurazioni di supernovae con la missione Euclid dell’ESA (lanciata nel luglio 2023) e il nuovo Osservatorio Vera Rubin in Cile. Questo osservatorio dovrebbe presto utilizzare il suo telescopio per scattare una prima immagine del cielo, dandoci un’idea delle sue capacità. Questi telescopi di prossima generazione potrebbero trovare migliaia di supernove in più, aiutandoci a effettuare nuove misurazioni dell’equazione di stato e gettando ancora più luce sulla natura dell’energia oscura.
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Fonte: Science Alert, Dark Energy Survey
