L’espansione dell’universo potrebbe non essere uniforme

Alcune aree nello spazio sembrano espandersi più velocemente di quanto dovrebbero, mentre altre si espandono più lentamente di quanto calcolato in precedenza. E se l'universo non fosse isotropo?

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Indipendentemente da dove volgiamo lo sguardo il nostro universo sembra espandersi allo stesso modo, gli astronomi lo definiscono perciò isotropo. Uno studio recente pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics tuttavia, sembra sfidare questo principio. Se i valori misurati dovessero essere confermati, molti presupposti sulle proprietà dell’universo andrebbero rivisti.
A partire dal big bang, l’universo si espande e tutte le galassie, fin dalla loro formazione si allontanano tanto più velocemente, tanto più sono distanti tra loro. Fino a poco tempo fa, si pensava che l’espansione si stesse verificando in modo uniforme in tutte le direzioni. Gli astrofisici chiamano questo “isotropia“.
Molti calcoli sulle proprietà fondamentali dell’universo si basano su questo presupposto. Grazie a convincenti osservazioni e analisi degli scienziati delle Università di Bonn e Harvard è possibile che questo presupposto venga meno.
I ricercatori hanno testato l’isotropia con un nuovo metodo che consente di ottenere dati più affidabili rispetto al passato. Il risultato è stato del tutto inaspettato: secondo questo metodo, alcune aree nello spazio si espandono più velocemente di quanto dovrebbero, mentre altre si espandono più lentamente di quanto calcolato in precedenza.
In ogni caso, questa conclusione è suggerita dalle nostre misurazioni“, afferma Konstantinos Migkas, dell’Argelander Institute for Astronomy dell’Università di Bonn.
Il test sviluppato da Migkas e dai suoi colleghi si basa sull’osservazione degli ammassi di galassie. Questi ammassi emettono raggi X che possono essere raccolti sulla Terra grazie a telescopi satellitari come Chandra e XMM-Newton. La temperatura degli ammassi di galassie può essere calcolata in base a determinate caratteristiche della radiazione. Inoltre, è possibile misurarne la luminosità. Più sono caldi, più sono brillanti.
Fino ad ora abbiamo pensato che il nostro universo isotropo si regge su una semplice regola: più un oggetto cosmico è distante dall’osservatore, più velocemente esso si allontana. Dalla sua velocità, si può dedurre la sua distanza indipendentemente dalla direzione in cui tale oggetto è posto. Ma Migkas sottolinea, “In realtà, tuttavia, le nostre misurazioni della luminosità sembrano non concordare con il calcolo della distanza“.
Le misurazioni della luminosità sono discordanti perché la quantità di luce che raggiunge l’osservatore diminuisce con l’aumentare della distanza.
Nota la luminosità di un oggetto cosmico e nota la distanza, l’osservatore dovrebbe conoscere quanto dovrebbe brillare l’oggetto osservato. I ricercatori proprio in questo passaggio hanno misurato delle differenze che mal si conciliano con l’ipotesi dell’isotropia, in quanto alcuni ammassi di galassie si sono rivelati meno brillanti di quanto dovrebbero essere. La loro distanza dalla Terra è probabilmente molto maggiore di quella calcolata in base alla loro velocità.
Per altri, tuttavia, è vero il contrario.
Le spiegazioni possibili sono tre, ha chiarito Migkas: la prima è che l’intensità delle radiazioni X misurate si attenui lungo il tragitto percorso dagli ammassi di galassie agli strumenti di osservazione sulla Terra. L’attenuazione potrebbe essere causata da gas o nuvole di polvere non ancora scoperti all’interno o all’esterno della nostra galassia. Ma, come spiega Migkas, la discrepanza non riguarda solo i raggi X, ma anche altre radiazioni a lunghezza d’onda diversa ed è improbabile che un mezzo assorba tutte le radiazioni allo stesso modo.
La seconda possibilità sono i “flussi di massa” cioè gruppi di ammassi di galassie vicine che si muovono in una certa direzione, a causa di alcune strutture nello spazio che generano forze gravitazionali molto intense. Queste attirerebbero quindi gli ammassi di galassie mutandone la velocità (e quindi anche la loro distanza derivata). “Questo effetto significherebbe anche che molti calcoli sulle proprietà dell’universo locale sarebbero imprecisi e dovrebbero essere ripetuti“, spiega Migkas.
La terza possibilità è quella più intrigante e prevede che il nostro universo non sia affatto isotropo, il nostro universo invece si dilaterebbe in modo irregolare, più rapidamente in alcuni punti, più lentamente in altri. Una simile anisotropia potrebbe derivare dalle proprietà dell’Energia Oscura, una forma ancora sconosciuta di energia introdotta per giustificare l’espansione accelerata dell’universo. Purtroppo, manca ancora una teoria che renda il comportamento dell’energia oscura coerente con le osservazioni. “Se riusciremo a sviluppare una tale teoria, potrebbe accelerare notevolmente la ricerca della natura esatta di questa forma di energia“, afferma Migkas.
Lo studio è basato sull’analisi degli autori su 300 galassie estrapolate da una serie di dati su oltre 800 galassie. I cluster rimanenti provengono da studi precedentemente pubblicati. L’analisi dei soli dati dei raggi X ha richiesto diversi mesi.
Nei prossimi anni il telescopio a raggi X eROSITA dovrebbe registrare diverse migliaia di ammassi di galassie riuscendo forse a confermare se l’universo sia veramente isotropo o anisotropo.
Fonte: Phys.org