Una nuova ricerca che esamina il problema della costante cosmologica suggerisce che l’espansione dell’universo potrebbe essere un’illusione.
L’espansione dell’universo potrebbe essere un miraggio, suggerisce un nuovo studio potenzialmente controverso. Questo ripensamento sul cosmo suggerisce anche soluzioni per gli enigmi dell’energia oscura e della materia oscura, che gli scienziati ritengono rappresentino circa il 95% dell’energia e della materia totali dell’universo, ma rimangono avvolti nel mistero.
Il nuovo approccio è dettagliato in un articolo pubblicato sulla rivista Classical and Quantum Gravity, dal professore di fisica teorica dell’Università di Ginevra Lucas Lombriser.
Gli scienziati sanno che l’universo si sta espandendo grazie al redshift (allungamento della lunghezza d’onda della luce verso l’estremità più rossa dello spettro mentre l’oggetto che la emette si allontana da noi). Le galassie lontane hanno uno spostamento verso il rosso maggiore rispetto a quelle più vicine a noi, suggerendo che quelle galassie si stiano allontanando sempre di più dalla Terra.
Più recentemente, gli scienziati hanno trovato prove che l’espansione dell’universo non è fissa, ma in realtà sta accelerando sempre più velocemente. Questa espansione accelerata è fotografata da un termine noto come costante cosmologica, o lambda.
La costante cosmologica è stata un grattacapo per i cosmologi poiché le previsioni del suo valore fatte dalla fisica delle particelle differiscono dalle osservazioni effettive di 120 ordini di grandezza. La costante cosmologica è stata quindi classificata come “la peggiore previsione nella storia della fisica“.
I cosmologi cercano spesso di risolvere la discrepanza tra i diversi valori di lambda proponendo nuove particelle o forze fisiche, ma lo studio di Lombriser lo ha affrontato riconcettualizzando ciò che è già presente.
“In questo studio, abbiamo osservato il cosmo e i suoi enigmi irrisolti eseguendo una trasformazione matematica delle leggi fisiche che lo governano”, ha dichiarato Lombriser.
Nell’interpretazione matematica di Lombriser, l’universo non è in espansione ma è piatto e statico, come credeva una volta Einstein. Gli effetti che osserviamo che puntano all’espansione sono spiegabili dall’evoluzione delle masse di particelle – come protoni ed elettroni – nel tempo.
La teoria di Lombriser
In questa immagine, queste particelle derivano da un campo che permea lo spazio-tempo. La costante cosmologica è fissata dalla massa del campo e poiché questo campo fluttua, fluttuano anche le masse delle particelle che genera. La costante cosmologica varia ancora nel tempo, ma in questo modello tale variazione è dovuta al cambiamento della massa delle particelle nel tempo, non all’espansione dell’universo.
Nel modello, queste fluttuazioni di campo si traducono in spostamenti verso il rosso maggiori per ammassi di galassie distanti rispetto a quanto previsto dai modelli cosmologici tradizionali. E così, la costante cosmologica rimane fedele alle previsioni del modello.
“Sono rimasto sorpreso dal fatto che il problema della costante cosmologica sembri semplicemente scomparire in questa nuova prospettiva sul cosmo”, ha detto Lombriser.
Una ricetta per l’universo oscuro
La nuova struttura di Lombriser affronta anche alcuni degli altri problemi urgenti della cosmologia, inclusa la natura della materia oscura. Questo materiale invisibile supera in numero le particelle di materia ordinaria in un rapporto di 5 a 1, ma rimane misteriosa perché non interagisce con la luce.
Lombriser ha suggerito che le fluttuazioni nel campo potrebbero anche comportarsi come un cosiddetto campo di assioni, con gli assioni come particelle ipotetiche che sono uno dei candidati suggeriti per la materia oscura.
Queste fluttuazioni potrebbero anche non rendere necessaria l’energia oscura, l’ipotetica forza che tende il tessuto dello spazio e quindi allontana le galassie sempre più velocemente. In questo modello, l’effetto dell’energia oscura, secondo Lombriser, sarebbe spiegato dalle masse delle particelle che intraprendono un diverso percorso evolutivo in epoche successive nell’universo.
In questa immagine “in linea di principio non c’è bisogno di energia oscura”, ha aggiunto Lombriser.
La ricercatrice post-dottorato presso l’Universidad ECCI, Bogotá, Colombia, Luz Ángela García, è rimasta colpita dalla nuova interpretazione di Lombriser.
“Il documento è piuttosto interessante e fornisce un risultato insolito per molteplici problemi in cosmologia”, ha detto García, che non è stata coinvolta nella ricerca. “La teoria fornisce uno sbocco per le attuali tensioni in cosmologia”.
Tuttavia, García ha esortato alla cautela nel valutare i risultati del documento, affermando che contiene elementi nel suo modello teorico che probabilmente non possono essere testati, almeno nel prossimo futuro.
