Il modello standard o “Modello Lambda-CDM” dove il termine lambda rappresenta l’energia oscura e l’acronimo CDM sta per Could Dark Matter o “Materia oscura fredda“, riproduce in maniera abbastanza accurata le osservazioni della cosmologia del Big Bang.
Il modello standard spiega in particolare le osservazioni della radiazione cosmica di fondo (CMB), della struttura a grande scala dell’universo e delle supernovae che suggeriscono un universo in espansione accelerata.
Dietro l’espansione accelerata proposta dal modello standard, secondo i cosmologi c’è proprio l’energia oscura, che ha il ruolo di costante cosmologica.
L’universo oggi si sta espandendo, nonostante contenga una certa quantità di materia. L’attrazione gravitazionale di tutta la materia presente dovrebbe rallentare l’espansione dell’universo col passare del tempo.
Invece, come spiega il modello standard, attraverso i dati ottenuti da diversi tipi di osservazione, l’universo diventa sempre più vasto ogni secondo che passa, e si ingrandisce sempre più velocemente con il trascorrere del tempo.
I cosmologi chiamano questo strano fenomeno espansione accelerata causata dall’energia oscura.
L’energia oscura, in effetti, è un mistero e questa è proprio la ragione per viene chiamata così; i cosmologi non sanno da dove viene, non sanno cosa l’abbia prodotta e in che modo e non sanno cosa farà in futuro.
L’unica certezza è che a partire da 5 miliardi di anni fa, l’universo a iniziato una fase di espansione accelerata che si protrae ancora oggi, accelerazione che il modello standard attribuisce, appunto, all’energia oscura.
I cosmologi calcolano che durante i primi 5 miliardi di anni, la “forza” dell’energia oscura (misurata dalla sua densità ) è rimasta piuttosto costante. Non sembra diventare più debole o più forte con il trascorrere del tempo, e questo la rende una costante cosmologica.
Anche se oggi la comprensione della natura dell’energia oscura è molto limitata e non sappiamo quale sia la sua causa prima, i cosmologi sanno che non può fare molto di più che accelerare l’espansione dell’universo.
Questo perché oggi l’universo è un luogo vecchio e freddo e per lo più con una densità di materia ed energia molto bassa.
Questo significa che non c’è molta energia (oscura o meno) per fare qualcosa di importante. Se l’energia oscura facesse qualcosa di strano ora, come cambiare nel tempo, non avrebbe un grande effetto, perché l’energia oscura è incredibilmente debole.
Certo, sta accelerando l’espansione dell’universo, ma solo leggermente, motivo per cui ci è voluto così tanto tempo per identificare i suoi effetti.
Il modello standard e gli effetti dell’energia oscura
La bassa densità dell’energia oscura limita sia i suoi effetti, sia quello che si può imparare al riguardo; semplicemente non ci sono molti effetti che i cosmologi possono misurare e studiare. Ma l’universo primordiale era più caldo, più denso e più compatto di quanto non lo sia oggi.
Tuttavia l’energia oscura non è comparsa dal nulla 5 miliardi di anni fa, quella non sembra essere la sua prima apparizione nello scenario dell’evoluzione dell’universo.
L’energia oscura avrebbe potuto esercitare i suoi effetti nell’universo neonato, facendo ogni sorta di cose interessanti prima di uscire di scena per miliardi di anni. Recentemente, un team di fisici teorici ha riflettuto su cosa avrebbe potuto fare l’energia oscura nelle prime fasi di vita del cosmo.
I fisici hanno scoperto che una piccola fluttuazione nell’energia oscura avrebbe potuto riempire l’universo primordiale di particelle esotiche come quark, gluoni e leptoni che alla fine si sarebbero trasformate negli atomi che conosciamo oggi.
Secondo i fisici, la produzione di materia deve essere avvenuta dopo l’inflazione, quando l’universo primordiale è cresciuto incredibilmente in un lasso di tempo molto piccolo.
Dopo l’inflazione, l’universo era completamente vuoto; Dopo deve essere successo qualcosa che ha “riscaldato” il cosmo, portando alla nascita delle particelle in un evento che il modello standard definisce come “il Big Bang”.
La maggior parte dei teorici ritiene che qualunque cosa abbia causato l’inflazione debba aver anche generato il riscaldamento. La prima energia oscura avrebbe potuto creare il flusso di particelle a discapito della propria energia.
Questa proposta è interessante, ma l’ipotesi deve adattarsi in primo luogo alle osservazioni che hanno rafforzato la comprensione del Big Bang e dell’inflazione.
Se l’energia oscura foose responsabile del riscaldamento dell’universo, allora dovremmo vedere sottili cambiamenti nel fondo cosmico a microonde, che a sua volta influenza il modello delle galassie nell’universo moderno.
Finora, il nuovo modello di riscaldamento corrisponde a tutte le osservazioni attuali, persino meglio delle teorie tradizionali sull’inflazione. Ma non abbiamo abbastanza informazioni per dire se si tratta solo di un colpo di fortuna statistico.
Nuove generazioni di strumenti astrofisici, come il Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST) della NASA, facendo nuove osservazioni, potranno permettere agli scienziati di comprendere l’energia oscura e il suo ruolo nell’universo giovane e nel cosmo odierno.
