Il modello di Big BangBig Bang è ancora molto vivo ed è diventato assolutamente irragionevole dubitarne, proprio come il modello eliocentricoeliocentrico. Si limita però a dire che circa 13,8 miliardi di anni fa, la materia dell’Universo osservabile era ridotta a una miscela di quark e leptoni, in un bagno di fotoni ed espansa mediante l’espansione dello spazio. Il modello tace quindi sulla nozione stessa di inizio e potrebbe darsi che non sia l’intero Universo ad espandersi, ma solo quella parte che giustamente chiamiamo Universo osservabile.
Sappiamo però bene che il modello cosmologico standardmodello cosmologico standard presuppone l’esistenza di un componente di materia oscuramateria oscura e un costante cosmologicacostante cosmologica nel equazioniequazioni D’EinsteinEinsteinche si comporta come una densità dienergiaenergia esoticoesotico che chiamiamo energia oscuraenergia oscurae la cui natura è sconosciuta quanto quella della materia oscura.
Se la teoria del Big Bang persisterà, forse non sarà così per la materia oscura o l’energia oscura nella forma che le attribuiamo oggi. Potrebbe anche essere che il cosmocosmo osservabile, una volta confutata una di queste due ipotesi, è più vecchio forse di qualche centinaio di milioni di anni, o addirittura di qualche miliardo di anni.
Per circa 13,8 miliardi di anni l’Universo ha continuato ad evolversi. Contrariamente a quanto ci dicono i nostri occhi quando contempliamo il cielo, ciò che lo compone è lungi dall’essere statico. I fisici effettuano osservazioni in diverse età dell’Universo ed effettuano simulazioni in cui ne riproducono la formazione e l’evoluzione. Sembra che la materia oscura abbia avuto un ruolo importante dall’inizio dell’Universo fino alla formazione delle grandi strutture osservate oggi. © CEA Ricerca
Galassie enigmatiche e tensione di Hubble
Sappiamo che, da tempo, le osservazioni dell’ telescopio spaziale James-Webbtelescopio spaziale James-Webb (JWST) tendono a dimostrare che molto presto nella storia del cosmo ce n’erano un numero piuttosto elevato galassiegalassie massiccio ed evoluto simile al via Latteavia Lattea. Resta da determinare se l’esistenza di queste strutture può essere spiegata dal modello cosmologico standard, utilizzando calcoli e simulazioni digitalisimulazioni digitali sufficientemente precisi ed efficienti e dei presupposti di tale modello, o se è necessario modificarli. Ad esempio, sostituendo la teoria di gravitazionegravitazione di Einstein o più in generale della meccanica celeste NewtonNewton da una teoria all’interno del quadro Mond proposta diversi decenni fa.
C’è un altro problema più vecchio che è quello che ora tutti conoscono tensione di Hubble.
Analizzando le osservazioni di radiazione fossileradiazione fossile fatto da PlanckPlanckpossiamo dedurre i valori di molti parametri del modello cosmologico standard all’epoca in cui l’Universo osservabile aveva circa 380.000 anni. Facendo evolvere il cosmo fino ad oggi, otteniamo un valore attuale della costante di Hubble-Lemaître che ne caratterizza l’espansione.
IL astrofisiciastrofisici e gli scienziati cosmologici che analizzarono i dati di Planck lo fecero con grande cura, cercando di eliminare il più possibile i bias di misurazione per ottenere stime solidosolido.
Tuttavia, i loro colleghi che lavorano sulla stima della stessa costante di Hubble-Lemaître utilizzando supernove studiate in particolare con i telescopi Hubble e ora JWST trovano un valore diverso, nonostante, anche qui, grande cura nel determinare questo valore.
Si discute per sapere se il disaccordo è reale e si annuncia un possibile sconvolgimento della situazione fisicofisico del modello cosmologico standard, oppure il risultato di un errore di misurazione ben nascosto come nel caso del caso dei neutrini transluminali.
Energia oscura da un modello di materia oscura della teoria delle stringhe?
Da tempo diversi ricercatori propongono di modificare la costante cosmologica di Einstein per renderla variabile. Pensavamo in particolare di introdurre un nuovo campo scalare, cugino di quello di bosonebosone di Brout-Englert-Higgs, che darebbe una densità di energia oscura che quindi non sarebbe sempre costante.
Un comunicato stampa del MIT ha recentemente annunciato che un team di fisicifisici esplorato proprio tale ipotesi, come si può vedere in un articolo ad accesso aperto su arXiv. Sembra che magicamente siano riusciti a prendere due piccioni con una fava sull’enigma delle antiche galassie e sulla tensione di Hubble.
« Troviamo che, in effetti, l’energia oscura primitiva è una soluzione molto elegante e scarsa a due dei problemi più urgenti del mondo. cosmologiacosmologia “, spiega in questo comunicato Rohan Naidu, coautore dello studio e borsista post-dottorato presso il Kavli Institute forastrofisicaastrofisica e la ricerca spaziale del MIT. Coautori dello studio sono Xuejian (Jacob) Shen, autore principale e ricercatore post-dottorato presso Kavli, e Mark Vogelsberger, professore di fisica al MIT, nonché Michael Boylan-Kolchin dell’Università del Texas ad Austin e Sandro Tacchella del Università di Cambridge.
Questo risultato va collocato nel quadro del lavoro riguardante quello che viene chiamato, in inglese, “theLa prima energia oscura (EDE)”, che può essere tradotto come “energia oscura primitiva”. Nel caso della cosmologia standard, l’influenza dell’energia oscura è trascurabile durante i primi milioni di anni del cosmo osservabile. Ammettendo un valore più alto della densità dell’energia oscura nel passato, ma che poi evolverà per dare il valore di quella che abbiamo osservato per diversi miliardi di anni nel cosmo osservabile, creiamo presto galassie più grandi, e il modello necessario poiché questo risolve automaticamente il problema della tensione di Hubble come bonus.
Sorprendentemente, il modello dell’energia oscura utilizzato spesso emerge dalla teoria delle stringhe quando si considerano alcune delle sue previsioni riguardanti gli assioni, particelle di materia oscura associate a un campo scalare. In effetti, un modello simile era stato proposto qualche anno fa.
Resta da vedere se gli anni a venire confermeranno o meno questo lavoro…
