Secondo una nuova ricerca, l’universo potrebbe cessare la sua espansione entro i prossimi 100 milioni di anni.
Dopo quasi 13,8 miliardi di anni di espansione ininterrotta, l’universo potrebbe “presto” fermarsi e iniziare lentamente a contrarsi, secondo una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences. Nel nuovo articolo, tre scienziati hanno tentato di modellare la natura dell’energia oscura – una forza misteriosa che sembra causare l’aumento di velocità nell’espansione dell’universo – sulla base delle osservazioni sull’espansione cosmica.
Nel modello ideato del team, l’energia oscura non è una forza costante della natura, ma un’entità chiamata quintessenza, che può decadere nel tempo. Secondo lo studio, anche se l’espansione dell’universo ha accelerato per miliardi di anni, la forza repellente dell’energia oscura potrebbe indebolirsi.
In base al loro modello, l’accelerazione dell’universo potrebbe terminare rapidamente entro i prossimi 65 milioni di anni, quindi, entro 100 milioni di anni, l’universo potrebbe smettere del tutto di espandersi e invece potrebbe entrare in un’era di lenta contrazione che termina miliardi di anni da ora con la morte – o forse la rinascita – del tempo e dello spazio. E tutto questo potrebbe accadere abbastanza presto, considerando i tempi dell’universo, ha affermato il coautore dello studio Paul Steinhardt, direttore del Princeton Center for Theoretical Science presso la Princeton University nel New Jersey.
“Tornando indietro nel tempo di 65 milioni di anni, è stato allora che l’asteroide Chicxulub ha colpito la Terra ed ha eliminato i dinosauri. Su scala cosmica, 65 milioni di anni sono straordinariamente brevi”.
Non si tratta di una teoria controversa o poco plausibile, ha confermato in un’intervista Gary Hinshaw, professore di fisica e astronomia all’Università della British Columbia che non è stato coinvolto nello studio. Ma si tratta, appunto, soltanto di una teoria, poiché il modello si basa solo sulle osservazioni passate dell’espansione – e poiché la natura attuale dell’energia oscura nell’universo è un tale mistero – le previsioni in questo articolo sono attualmente impossibili da testare.
L’energia del vuoto
Dagli anni ’90, gli scienziati hanno capito che l’espansione dell’universo sta accelerando; lo spazio tra le galassie si sta allargando più velocemente di quanto non fosse miliardi di anni fa. Gli scienziati hanno chiamato la misteriosa fonte di questa accelerazione energia oscura: un’entità invisibile che sembra funzionare in contrasto con la gravità, allontanando gli oggetti più massicci dell’universo invece di unirli.
Sebbene l’energia oscura rappresenti circa il 70% della massa-energia totale dell’universo, le sue proprietà rimangono un mistero. Una teoria popolare, introdotta da Albert Einstein, è che l’energia oscura sia una costante cosmologica: una forma immutabile di energia che è intrecciata nel tessuto dello spazio-tempo. Se è così, e la forza esercitata dall’energia oscura non può mai cambiare, allora l’universo dovrebbe continuare ad espandersi (e accelerare) per sempre.
Tuttavia, una teoria contrastante suggerisce che l’energia oscura non ha bisogno di essere costante per adattarsi alle osservazioni dell’espansione cosmica passata. Piuttosto, l’energia oscura potrebbe essere qualcosa chiamato quintessenza: un campo dinamico che cambia nel tempo (Steinhardt è stato uno dei tre scienziati che hanno introdotto l’idea in un articolo del 1998 sulla rivista Physical Review Letters).
A differenza della costante cosmologica, la quintessenza può essere repellente o attraente, a seconda del rapporto tra la sua energia cinetica e potenziale in un dato momento.
Negli ultimi 14 miliardi di anni, la quintessenza è stata repellente.
Per la maggior parte di quel periodo, tuttavia, ha contribuito in modo insignificante rispetto alle radiazioni e alla materia all’espansione dell’universo. Ciò è cambiato circa cinque miliardi di anni fa quando la quintessenza è diventata la componente dominante e il suo effetto di repulsione gravitazionale ha fatto accelerare l’espansione dell’universo.
“La domanda che stiamo sollevando in questo documento è: questa accelerazione deve durare per sempre?” ha detto Steinhardt. “E, altrimenti, quali sono le alternative e in quanto tempo potrebbero cambiare le cose?“
La morte dell’energia oscura
Nel loro studio, Steinhardt e i suoi colleghi hanno previsto come le proprietà della quintessenza potrebbero cambiare nei prossimi miliardi di anni. Per fare ciò, il team ha creato un modello fisico della quintessenza, che mostra il suo potere repulsivo e attraente nel tempo, per adattarsi alle osservazioni passate dell’espansione dell’universo. Una volta che il modello del team è stato in grado di riprodurre in modo affidabile la storia dell’espansione dell’universo, hanno esteso le loro previsioni al futuro.
Con grande sorpresa, l’energia oscura presente nel modello ha mostrato un decadimento nel tempo.
La sua forza può indebolirsi. E se lo fa in un certo modo, alla fine la proprietà antigravitazionale dell’energia oscura scompare e ritorna a qualcosa che è più simile alla materia ordinaria. Secondo il modello del team, la forza repulsiva dell’energia oscura potrebbe trovarsi nel mezzo di un rapido declino iniziato potenzialmente miliardi di anni fa.
In questo scenario, l’espansione accelerata dell’universo sta già rallentando oggi.
Presto, forse entro circa 65 milioni di anni, quell’accelerazione potrebbe fermarsi del tutto, quindi, entro soli 100 milioni di anni da oggi, l’energia oscura potrebbe diventare attraente, provocando la contrazione dell’intero universo. In altre parole, dopo quasi 14 miliardi di anni di crescita, lo spazio potrebbe iniziare a ridursi.
“Questo sarebbe un tipo molto speciale di contrazione che chiamiamo contrazione lenta” ha detto Steinhardt. “Invece di espandersi, lo spazio si contrae molto, molto lentamente”.
Inizialmente, la contrazione dell’universo sarebbe così lenta che qualsiasi ipotetico essere umano ancora vivo sulla Terra non noterebbe nemmeno un cambiamento. Secondo il modello del team, ci vorrebbero alcuni miliardi di anni di lenta contrazione prima che l’universo torni ad avere all’incirca la metà delle dimensioni di oggi.
La fine dell’universo?
Da quel momento potrebbero accadere soltanto due cose: o l’universo si contrae fino a collassare su se stesso in un grande “crunch”, ponendo fine allo spazio-tempo come lo conosciamo – oppure l’universo arriverebbe a contrarsi quel tanto che basta per tornare a uno stato simile alle sue condizioni originali e provocare un altro Big Bang oppure un “rimbalzo”, creando un nuovo universo dalle ceneri di quello vecchio.
In quel secondo scenario l’universo seguirebbe uno schema ciclico di espansione e contrazione, scricchiolii e rimbalzi, che collassano e lo ricostruiscono costantemente. Se questo è vero, allora il nostro universo attuale potrebbe non essere il primo o l’unico universo, ma solo l’ultimo di una serie infinita di universi che si sono espansi e contratti prima del nostro.
E tutto questo dipende dalla natura mutevole dell’energia oscura.
Quanto è plausibile tutto questo?
Hinshaw ha affermato che l’interpretazione della quintessenza del nuovo articolo è una “supposizione perfettamente ragionevole per ciò che è l’energia oscura”.
Poiché tutte le nostre osservazioni sull’espansione cosmica provengono da oggetti distanti da milioni a miliardi di anni luce dalla Terra, i dati attuali possono solo informare gli scienziati sul passato dell’universo, non sul suo presente o futuro, ha aggiunto. Perciò l’universo potrebbe benissimo precipitare verso la sua fine, e noi non avremmo modo di saperlo fino a molto tempo dopo l’inizio della fase di contrazione.
Sfortunatamente, non esiste un modo per verificare se la quintessenza sia reale o se l’espansione cosmica abbia iniziato a rallentare, ha ammesso Steinhardt. Per ora, si tratta solo di adattare la teoria alle osservazioni passate, e gli autori lo hanno fatto molto bene nel loro nuovo articolo.
Se il futuro dell’universo sarà di una crescita infinita o di un rapido decadimento, solo il tempo potrà dircelo.
Riferimenti: Live Science
