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mercoledì 14 giugno 2017

Se l'energia oscura non esistesse?

E se ad aumentare la velocità di espansione dell'universo non fosse l'Energia Oscura?

Siamo consapevoli da molto tempo che l'universo sembra espandersi a velocità crescente, come se qualcuno stesse soffiando nello spazio-tempo come si fa con un palloncino.
Il così detto Modello Standard sull'evoluzione dell'universo, testato più volte dai cosmologi con simulazioni al computer, assume che ciò avvenga a causa di una forza misteriosa e non ancora rilevata direttamente: L'Energia Oscura.



Oggi però qualcuno inizia a pensare anche ad interessanti scenari alternativi. E' il caso di Gábor Rácz e László Dobos, astrofisici presso l'Università di Budapest, che ritengono che in realtà non servirebbe per forza l'Energia Oscura ad aumentare l'accelerazione dell'universo.
Secondo questa nuovissima teoria, l'accelerazione dell'universo potrebbe essere guidata da variazioni o disomogeneità nella sua densità.
Se è così, allora uno dei più grandi misteri della fisica potrebbe essere spiegato con nient'altro che la familiare teoria generale della relatività di Albert Einstein.
In poche parole in prossimità di ammassi galattici, che costituiscono i così detti filamenti galattici, e cioè in presenza di molta materia, l'espansione potrebbe essere più lenta che in zone buie dove di materia ce n'è poca: cioè nei grandi vuoti cosmici.
in questi due approfondimenti potete trovare alcune ultime interessanti scoperte a proposito dei filamenti galattici e dei vuoti cosmici.
Ma perché potrebbe non esistere l'Energia Oscura?
Ciò che ha portato alla nascita di questa nuova teoria è il metodo che i cosmologi usano per calcolare come l'universo si è evoluto negli ultimi 13,8 miliardi di anni.

Questo metodo è basato su due equazioni.
La prima descrive come la materia si sia addensata e collassata formando galassie e ammassi di galassie.
La seconda, nota come metrica di Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), nasce dalla teoria della relatività generale di Einstein, e viene usata per calcolare quanto l'universo si sia ampliato.

Durante le simulazioni i cosmologi usano la metrica FLRW per calcolare il "fattore di scala", che specifica quanto l'universo è cresciuto in un dato periodo.
Questo fattore di scala viene poi usato per calcolare come progredisce la formazione delle galassie e degli ammassi in quel periodo.
L'equazione FLRW si applica a un universo regolare e omogeneo.
Quindi, per calcolare il fattore di scala in un dato periodo, i cosmologi di solito assumono che l'universo sia regolare e utilizzano la sua densità, in un dato momento (vedi sopra), come parametro della metrica FLRW.

Come aumenterebbe la velocità dell'universo senza l'Energia Oscura?

E' proprio su questi fattori che entra in gioco la nuova ipotesi che esclude l'Energia Oscura dall'universo, perché oggi sappiamo molto bene che la presenza di materia nell'universo non è affatto omogenea.

Questa nuova ipotesi si basa sul fatto che la relatività generale (finora rimasta salda), afferma che la massa e l'energia deformano lo spazio-tempo, di conseguenza lo spazio dovrebbe espandersi più velocemente nelle regioni con meno materia e più lentamente nelle regioni più dense: dove la gravità delle galassie lotta contro l'espansione.

In pratica, le disomogeneità dell'universo dovrebbero influenzarne l'espansione.

Per dar voce a questa ipotesi si è cercato di simulare al computer uno spazio cubico di 480 milioni di anni luce su ciascun lato.
Invece di utilizzare la metrica FLRW per calcolare un unico fattore di scala per l'intero cubo-spazio, il cubo è stato diviso in 1 milione di mini-universi.
Le equazioni hanno poi calcolato il fattore di scala di ognuno di queste zone di universo, supponendo che ogni regione dell'universo determini la propria velocità di espansione.
Quindi, è stata calcolata la media di tutti i fattori di scala, che possono differire dal fattore di scala calcolato dalla densità media.
Il risultato della simulazione è stato che questo universo virtuale, scomposto in tante piccole zone, si è evoluto come quello reale, e negli ultimi miliardi di anni si è espanso con la stessa accelerazione.

Ciò è accaduto anche senza aggiungere Energia Oscura  alla simulazione.
Lo studio è stato riportato in un report della Royal Astronomical Society e i risultati suggeriscono che forse l'Energia Oscura sia solo un abbaglio.
Da oggi quando guarderemo il cielo notturno e le sue meraviglie non penseremo più all'Energia Oscura?
Assolutamente no, molti scienziati sono ancora cauti nel concordare la nuova teoria ma concordano comunque che debba essere approfondita.