In relazione al problema che sta complicando la vita agli astrofisici e ai cosmologi noto come tensione di Hubble, un approccio innovativo è stato recentemente presentato in un lavoro pubblicato sulla rivista Frontiers in Astronomy and Space Sciences.
In base alla ricerca, il redshift cosmologico avrebbe due contributi principali: uno modesto dovuto alla dilatazione temporale correlata alla curvatura dello spaziotempo più uno dominante, a livello quantistico, per via dell’interazione multipla dei fotoni con elettroni
cristallizzati nello spazio intergalattico.
Abbiamo un problema con l’Universo
Come è noto, c’è un problema con la costante di Hubble, ossia con l’Universo. O forse c’è un problema nel modo in cui lo stiamo osservando. Ad ogni modo, c’è una importante discordanza tra le misurazioni effettuate dagli scienziati e le predizioni del modello
cosmologico corrente (il cosiddetto ΛCDM anche conosciuto come teoria del Big Bang).
In poche parole, il consenso generale da circa un secolo è sul fatto che l’Universo si sta espandendo e questa consapevolezza deriva dalla misurazione della costante di Hubble. Ci sono un sacco di modi diversi per misurare tale espansione. La buona notizia è che questi metodi ottengono tutti più o meno lo stesso numero. La cattiva notizia è che non trovano esattamente lo stesso numero. Un gruppo di metodi ottiene un numero e un altro gruppo ottiene un altro numero.
Questa discrepanza esiste da un po’ e non sta migliorando. In effetti, sta peggiorando (come piace dire agli astronomi, c’è una crescente tensione tra i metodi). La grande differenza tra i due gruppi è che un insieme di metodi guarda a cose relativamente vicine nell’Universo e l’altro guarda a cose molto distanti.
Quindi, o stiamo facendo qualcosa di sbagliato, o l’Universo lontano sta facendo qualcosa di diverso da quello che fa qui vicino. Bene, il nuovo studio presenta un’interpretazione innovativa del redshift cosmologico esaminandolo da una diversa prospettiva.
Il risultato è sorprendente: le previsioni teoriche derivate da questo lavoro di Alessandro Trinchera, astrofisico e fisico delle particelle presso l’Università Eberhard Karls di Tubinga, Germania, concordano con i dati osservativi non solo per le galassie ma anche per i quasar e le supernove.
Un diverso approccio basato sulla New Tired Light di Ashmore
Il redshift cosmologico è costituito da due componenti principali: uno modesto dovuto a un effetto di dilatazione temporale correlato alla curvatura dello spaziotempo e uno dominante dovuto a molteplici interazioni di fotoni con cristalli di elettroni nello spazio intergalattico.
Alla luce dei risultati dell’articolo scientifico:
– la costante di Hubble è correlata alla densità di elettroni liberi nel cosmo;
– non c’è espansione dell’universo. Questa è un fenomeno “apparente”.
Come si capisce, se confermato, lo studio, sottoposto a revisione paritaria, fornisce una spiegazione affidabile della tensione di Hubble e dell’apparente accelerazione dell’espansione spaziale rilevata da SN Ia.
In primo luogo, calcola il redshift dalle equazioni di campo di Einstein (EFE) assumendo un quadro metrico di Friedman–Lemaitre–Robertson–Walker–Trinchera (FLRWT) dovuto alla deformazione del tessuto dello spaziotempo, che causa un redshift dovuto alla dilatazione temporale.
In secondo luogo, lo studio calcola il contributo cosmologico dominante del redshift dato dal redshift di transito dovuto a molteplici interazioni tra fotoni ed elettroni nel mezzo intergalattico e non sostenuto nelle equazioni di campo di Einstein. I risultati sono pienamente coerenti con la fisica dello stato solido di Wigner e la fisica di Ashmore che prevedono la cristallizzazione di elettroni liberi a temperature molto basse e l’interazione con i fotoni di luce senza effetti di dispersione e sfocatura. Il risultato di questa indagine corrisponde pienamente ai dati osservativi forniti dalle distanze extragalattiche indipendenti dal redshift (NED-D) e dal database di quasar Chandra/XMM-Newton per una specifica densità di materia nell’Universo.
In pratica, maggiore è la distanza percorsa da un fotone da un emettitore a un ricevitore, maggiore è la dilatazione temporale misurata nel sistema di riferimento del ricevitore. È puramente una conseguenza della distorsione del tessuto dello spaziotempo dovuta alla presenza di una densità di massa stimata di materia visibile nell’Universo come risultato dell’EFE nello spaziotempo piatto per mezzo di una struttura FLRWT.
Tuttavia, oltre al piccolo contributo al redshift fornito dalla dilatazione temporale dell’EFE, il contributo cosmologico dominante al redshift è dato da molteplici interazioni tra fotoni ed elettroni nell’IGM: il redshift di transito.
A causa delle basse temperature, gli elettroni liberi cristallizzano nello spazio e formano strutture come una griglia oscillante che è responsabile della perdita di energia del fotone ad ogni transito del cristallo. Un cristallo è centrato in un elettrone libero. Infatti, la somma di questi due contributi combacia perfettamente con i dati osservativi per un valore specifico della densità della materia nell’Universo sia per le galassie che per i QSO.
A questo proposito, è importante sottolineare che GR da sola può descrivere solo gli effetti della distorsione del tessuto spaziotemporale dovuta alla presenza della materia (in termini temporali secondo questa indagine) e non ciò che avviene nello spazio stesso, dove l’interazione tra fotoni ed elettroni avviene lungo tutto il viaggio cosmico dei fotoni. Non possiamo ignorare tutte le particelle che riempiono lo spazio tra un emettitore e un ricevitore. Infatti, l’IGM è riempito con 0,5 el/m3 e di conseguenza, il suo contenuto di particelle influisce sul redshift. Non a caso, il redshift di transito è appunto la principale componente cosmologica del redshift, e non è in nessun caso causato dall’espansione dello spazio.
L’attuale valore medio della costante di Hubble racchiude intrinsecamente informazioni sui principali contributi di redshift precedentemente calcolati. Non dovrebbe sorprendere rilevare diverse costanti di Hubble in quanto sono strettamente correlati, oltre alla costante e piccola densità di elettroni liberi nell’IGM, alla densità di elettroni liberi nell’intorno dell’oggetto astronomico che varia da caso a caso nell’Universo. Pertanto, diversi valori della costante di Hubble non sono necessariamente associati alla velocità di espansione dell’Universo.
Inoltre, l’accelerazione dell’espansione apparente, che si pretende misurare mediante le curve SN Ia, è un inganno dato dall’aumento del redshift nominale con la distanza percorsa dai fotoni. Il valore di accelerazione calcolato per galassie e quasar coincide con quello calcolato in termini di espansione. I pilastri della cosmologia della concordanza accettata, del redshift cosmologico e dell’accelerazione di SNe Ia,
A causa della costanza della velocità della luce, la dilatazione temporale fornita dalla velocità della luce in arrivo e rilevata da un ricevitore è dominata dal tempo stesso necessario alla luce per percorrere le distanze cosmiche. Inoltre, questo risultato è compatibile con un universo non in espansione. Una volta raggiunta la soglia corrispondente a circa E+27 m, corrispondente a circa 30 Gpc o 100 Gly, la dilatazione temporale da EFE diverge. Questi risultati sono pienamente coerenti con la distanza soglia entro la quale calcoliamo una pressione negativa, data da EFE, bilanciando l’apparente espansione dello spazio.
Per quanto riguarda le galassie, l’ipotesi di uno spazio in espansione nell’EFE fuorvia i dati osservativi che possono essere interpretati sulla base dei noti metodi di calcolo della distanza senza coinvolgere l’epoca di emissione. Infatti, le distanze extragalattiche indipendenti dal redshift (NED-D) sono i principali riferimenti per il redshift cosmologico nelle equazioni e nei grafici di questa indagine.
Conclusioni
Il redshift gravitazionale è una minuscola componente evanescente del redshift cosmologico. Il suo contributo in emissione è controbilanciato durante il transito dei fotoni nell’IGM e nella rivelazione. Il redshift cosmologico tiene conto di due contributi principali.
– Il redshift dovuto alla dilatazione del tempo è associato alla deformazione del tessuto spaziotemporale dovuta alla densità media della materia nell’Universo. Questo contributo è sostenuto da EFE adottando un framework metrico FLRWT nella sua interezza.
– Il redshift di transito nell’IGM dovuto a molteplici interazioni tra fotoni ed elettroni cristallizzati (che formano una griglia oscillante) è basato sulla fisica di Wigner e Ashmore e non è sostenuto dall’EFE.
Il redshift misurato rispetto alla distanza effettiva dei QSO è in accordo con l’apparente espansione dello spazio, dedotta da galassie e SNe Ia, a z < 1.4 per una densità di materia dell’Universo pari a 3E-28 kg/m3, mentre è in pieno accordo ad ogni spostamento verso il rosso per una densità di materia dell’Universo pari a 3E-30 kg/m3. Inoltre, lo studio rivela che, mediante il metodo Transit Physics, i QSO sono più vicini nello spazio del 40% rispetto all’approccio del modulo di distanza.
Tutti i risultati di questa indagine sono validi nel quadro di riferimento di qualsiasi ricevitore in tutto il Cosmo. Qualsiasi ricevitore rileverà un redshift crescente all’aumentare delle distanze percorse dai fotoni: l’espansione spaziale “apparente” dell’Universo è in realtà correlata in modo dominante in primo luogo al transito dei fotoni di luce nell’IGM e in secondo luogo alla dilatazione temporale da EFE con una metrica FLRWT dovuta alla deformazione del tessuto spaziotemporale.
Come spiega Trinchera, raggiunto via email da Reccom Magazine, “il redshift cosmologico può essere attribuito all’interazione multipla di fotoni con elettroni liberi lungo lo spazio intergalattico. Qui gli elettroni cristallizzano per via delle temperature prossime allo zero assoluto. Questo é il contributo dominante”.
Un contributo secondario è fornito dal redshift causato dai fotoni che attraversano le curvature spazio-temporali delle galassie. I fotoni subiscono una perdita di energia dovuta allo “sforzo” che devono effettuare per superare questa deformazione del tessuto cosmico che si avvolge localmente, in corrispondenza degli oggetti astronomici, su sé stesso. È come scalare una montagna per un uomo.
Riguardo questo contributo, questa curvatura spazio-temporale é la stessa che ci tiene i piedi per terra sul nostro pianeta. La massa terrestre curva il nostro tessuto spazio temporale e causa una dilazione temporale. Un orologio a mare scorre lentamente rispetto un orologio in orbita. Non a caso dobbiamo ri-allineare gli orologi di terra e dei GPS annualmente. Un fotone emesso dalla Terra perde energia per vincere il campo gravitazionale. Ancor piú se un fotone prova ad abbandonare un Buco nero, ad esempio.
