“Ora pensiamo che sia la materia oscura che l’energia oscura possano essere unificate in un fluido che possiede un tipo di ‘gravità negativa’, respingendo tutto il altro materiale intorno a loro“, ha detto Jamie Farnes del Centro di ricerca elettronica dell’Università di Oxford nel 2018 sul qual è forse il grande mistero irrisolto dell’Universo.
“Il risultato sembra piuttosto bello: l’energia oscura e la materia oscura possono essere unificate in un’unica sostanza, con entrambi gli effetti semplicemente spiegabili come materia di massa positiva che naviga su un mare di masse negative“.
Messa negativa
Gli scienziati dell’Università di Oxford pensavano di aver risolto una delle più grandi domande della fisica moderna, con un documento che unifica la materia oscura e l’energia oscura in un unico fenomeno: un fluido che possiede “massa negativa”.
Se spingessi una massa negativa, accelererebbe verso di te. Questa sorprendente nuova teoria può anche confermare una previsione fatta da Einstein circa 100 anni fa.
L’attuale, ampiamente riconosciuto modello standard della cosmologia, chiamato LambdaCDM (ΛCDM), non ci dice nulla su come sono fisicamente la materia oscura e l’energia oscura. Sappiamo di loro solo a causa degli effetti gravitazionali che hanno su altra materia osservabile.
L’esistenza di materia negativa era stata precedentemente esclusa poiché si pensava che questo materiale sarebbe diventato meno denso con l’espansione dell’Universo, il che è contrario alle nostre osservazioni che mostrano che l’energia oscura non si assottiglia nel tempo.
Un “tensore della creazione”
Tuttavia, la ricerca di Farnes applica un “tensore della creazione“, che consente di creare continuamente masse negative. Dimostra che quando sempre più masse negative compaiono nell’esistenza, questo fluido di massa negativa non si diluisce durante l’espansione del cosmo. In effetti, il fluido sembra essere identico all’energia oscura.
Predice il comportamento degli aloni di materia oscura
La teoria di Farnes fornisce anche le prime previsioni corrette del comportamento degli aloni di materia oscura. La maggior parte delle galassie sta ruotando così rapidamente che dovrebbero separarsi, il che suggerisce che un invisibile “alone” di materia oscura deve tenerle insieme.
La nuova ricerca presenta una simulazione al computer delle proprietà della massa negativa, che prevede la formazione di aloni di materia oscura proprio come quelli desunti dalle osservazioni con i moderni radiotelescopi.
Il suggerimento di Einstein di un universo oscuro
Albert Einstein ha fornito il primo indizio dell’universo oscuro esattamente 100 anni fa, quando ha scoperto un parametro nelle sue equazioni noto come “costante cosmologica“, che ora sappiamo essere sinonimo di energia oscura.
Einstein chiamò notoriamente la costante cosmologica il suo “errore più grande“, sebbene le moderne osservazioni astrofisiche dimostrino che si tratta di un fenomeno reale. In alcune note risalenti al 1918, Einstein descrisse la sua costante cosmologica, scrivendo che “è necessaria una modifica della teoria in modo tale che lo spazio vuoto assuma il ruolo di masse negative gravitanti distribuite in tutto lo spazio interstellare“. È quindi possibile che lo stesso Einstein predisse un universo pieno di massa negativa.
“I precedenti approcci alla combinazione di energia oscura e materia oscura hanno tentato di modificare la teoria della relatività generale di Einstein, che si è rivelata incredibilmente impegnativa“, afferma Farnes. “Questo nuovo approccio prende due vecchie idee che sono note per essere compatibili con la teoria di Einstein – masse negative e creazione di materia – e le combina insieme“.
NASA – “Ciò che serve sono più dati”
L’energia oscura è un nuovo tipo di fluido o campo energetico dinamico, qualcosa che riempie tutto lo spazio ma il cui effetto sull’espansione dell’universo, dice la NASA, è l’opposto di quello della materia e dell’energia normale.
Alcuni teorici della NASA hanno chiamato questa “quintessenza“, dal quinto elemento dei filosofi greci. Ma se la quintessenza è la risposta, non sappiamo ancora com’è, con cosa interagisce o perché esiste. Quindi il mistero continua.
“La cosa necessaria per decidere tra le possibilità di energia oscura – una proprietà dello spazio, un nuovo fluido dinamico o una nuova teoria della gravità“, suggerisce la NASA, “sono più dati, dati migliori“.
La prova della teoria di Farnes verrà dai test eseguiti con un radiotelescopio all’avanguardia noto come Square Kilometre Array (SKA), uno sforzo internazionale per costruire il più grande telescopio del mondo in cui l’Università di Oxford sta collaborando.
“Ci sono ancora molti problemi teorici e simulazioni computazionali su cui lavorare, e LambdaCDM ha un vantaggio di quasi 30 anni, ma non vedo l’ora di vedere se questa nuova versione estesa del LambdaCDM può abbinare accuratamente altre prove osservative della nostra cosmologia“, conclude Farnes.
“Se fosse reale, suggerirebbe che il 95% della materia mancante nel cosmo avrebbe una soluzione estetica: avevamo dimenticato di includere un semplice segno meno“.
