Nuovi studi sulla natura dell’energia oscura

Ricercatori della University of Hawai hanno condotto uno studio, che associa la formazione dell'energia oscura a "oggetti generici", diversi dai buchi neri

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Da due decenni, gli astronomi sanno che l’espansione dell’universo è in costante accelerazione, mentre rimane ancora un mistero quali siano i principi fisici che sottintendono a questa espansione. Un gruppo di ricercatori della University of Hawai ha proposto una nuova previsione, secondo la quale l’energia oscura, responsabile di questa crescita dell’accelerazione, verrebbe da un mare immenso di oggetti compatti, diffusi all’interno di regioni vuote poste tra le galassie. Le conclusioni addotte dai ricercatori sono una parte di uno studio pubblicato su The Astrophysical Journal.

Intorno alla metà degli anni Sessanta, i fisici affermarono in un primo momento che un collasso stellare non andasse a generare dei buchi neri, ma piuttosto degli oggetti generici di energia oscura (Generic Objects of Dark Energy – GEODEs). A differenza dei buchi neri, i GEODEs non “rompono” le equazioni di Einstein con delle singolarità. Invece, intorno a un nucleo di energia oscura si trova uno strato ruotante. Visti dall’esterno, i GEODEs e i buchi neri sembrano perfettamente uguali, anche quando i segnali delle loro collisioni sono misurati da osservatori di onde gravitazionali.


Poiché i GEODEs assumono le sembianze dei buchi neri, si era ipotizzato che essi si muovessero nello spazio come gli stessi buchi neri; ciò rappresenterebbe un problema se si vuole spiegare l’espansione dell’universo in accelerazione. Anche se è stato dimostrato che questi GEODEs, in linea di principio, potrebbero fornire l’energia oscura necessaria, è necessaria un’ingente quantità di questi oggetti, per essere in linea con i dati di previsione. Se i GEODEs si muovessero come i buchi neri, rimanendo molto vicini alla materia visibile, le galassie come la Via Lattea sarebbero state distrutte.

Il gruppo di ricerca, impegnato nello studio del moto dei GEODEs attraverso lo spazio, ha dedotto che lo strato che ruota attorno a ogni GEODE è responsabile di come questi oggetti si muovono uno rispetto all’altro. Se i loro strati esterni si muovono lentamente, i GEODEs si aggregano più rapidamente rispetto ai buchi neri. Questo si verifica perché la crescita dello stesso universo comporta un aumento della massa dei GEODEs. Per quei GEODEs i cui strati esterni si muovono con velocità prossime a quella della luce, la crescita della massa è dominata da un effetto diverso e i GEODEs cominciamo ad attivare un’azione di repulsione reciproca. Uno dei componenti del gruppo di ricerca, Duncan Farrah, ammette che la dipendenza dallo spin è stato un effetto inaspettato. Se ciò venisse confermato dalle osservazioni, si tratterebbe di una nuova classe di fenomeni.

Il team ha risolto le equazioni di Einstein assumendo che la maggior parte delle stelle più vecchie, formatesi quando l’universo aveva meno del 2% della sua vita attuale, alla loro morte, desse vita a dei GEODEs. Man mano che questi primi GEODEs si alimentavano di altre stelle e dell’abbondante gas interstellare, essi hanno iniziato a ruotare sempre più velocemente. Al raggiungimento di un’opportuna velocità di rotazione, la repulsione reciproca dei GEODEs ha fatto sì che essi si distanziassero l’uno dall’altro, andando a occupare delle regioni che, probabilmente, sarebbero diventati gli spazi vuoti tra le attuali galassie.

Questo studio sostiene la tesi che i GEODEs siano in grado di risolvere il problema dell’energia oscura, rimanendo comunque in armonia con le diverse osservazioni fatte attraverso grandi distanze. I GEODEs si trovano abbastanza lontani dalle attuali galassie, e pertanto non interrompono le coppie di stelle presenti nella Via Lattea. Il numero di GEODEs primordiali, richiesto per risolvere il problema dell’energia oscura, è consistente con il numero delle stelle primordiali. I GEODEs non interrompono la distribuzione misurata di galassie nello spazio, perché essi (i GEODEs) si sono allontanati dalla materia luminosa prima che essa prendesse la forma delle galassie attuali. Infine, i GEODEs non influenzano direttamente le increspature nel bagliore residuo del Big Bang, perché si sono formati da stelle morte centinaia di milioni di anni dopo che questa radiazione cosmica di fondo è stata rilasciata.

Comunque, i ricercatori manifestano un cauto ottimismo relativamente ai risultati raggiunti. Si pensava che, se gli osservatori di onde gravitazionali come Virgo e Ligo osservassero qualcosa che non riconducesse a un buco nero, non si sarebbe mai potuta affermare l’esistenza dei GEODEs. Ma adesso che si ha una maggiore chiarezza su come le equazioni di Einstein mettono in collegamento grandi e piccoli, si assiste a una maggiore condivisione tra le molteplici comunità di ricerca, e si sta iniziando a formare un’immagine più coerente del fenomeno.

In effetti, un’importante conseguenza di questa ricerca è stata quella di aver messo in contatto comunità di ricercatori prima sconnesse. E quando ciò si verifica, il risultato totale che si ottiene è sempre superiore alla somma dei risultati dei singoli gruppi di lavoro.

Fonte: phys.org