Un gruppo di ricercatori dell’Università di Waterloo e dell’Università della British Columbia ha scoperto un potenziale “problema tecnico cosmico” nella gravità dell’Universo, spiegando il suo strano comportamento su scala cosmica.
Il problema tecnico cosmico nella gravità
Negli ultimi cento anni, i fisici si sono affidati alla teoria della “ relatività generale ” di Albert Einstein per spiegare come funziona la gravità nell’Universo. La relatività generale, dimostrata accuratamente da innumerevoli test e osservazioni, ha indicato che la forza gravitazionale influisce non solo su tre dimensioni fisiche ma anche su una quarta dimensione: il tempo.
“Questo modello di gravità è stato essenziale per tutto, dalla teorizzazione del Big Bang alla fotografia dei buchi neri “, ha affermato Robin Wen, l’autore principale del progetto e neolaureato in fisica matematica a Waterloo.
“Quando però proviamo a comprendere la gravità su scala cosmica, su scala di ammassi di galassie e oltre, incontriamo apparenti incongruenze con le previsioni della relatività generale. È quasi come se smettesse di corrispondere perfettamente alla teoria di Einstein. Chiamiamo questa incoerenza un “problema tecnico cosmico“: la gravità diventa circa l’1% più debole quando si tratta di distanze nell’ordine di miliardi di anni luce“.
Lo studio
Per più di vent’anni fisici e astronomi hanno cercato di creare un modello matematico che spiegasse le apparenti incongruenze della teoria della relatività generale. Molti di questi lavori hanno avuto luogo a Waterloo, che vanta una lunga storia di ricerca gravitazionale all’avanguardia derivante dalla continua collaborazione interdisciplinare tra matematici applicati e astrofisici.
“Quasi un secolo fa, gli astronomi hanno scoperto che il nostro Universo si sta espandendo“, ha detto Niayesh Afshordi, Professore di astrofisica all’Università di Waterloo e ricercatore presso il Perimeter Institute.
“Più le galassie sono lontane, più velocemente si muovono, al punto che sembrano muoversi quasi alla velocità della luce, il massimo consentito dalla teoria di Einstein. La nostra scoperta ha indicato che, proprio su quelle scale, la teoria di Einstein può anche essere insufficiente“.
Il nuovo modello di “problema tecnico cosmico” elaborato dal gruppo di ricerca modifica ed estende le formule matematiche di Einstein in un modo che risolve l’incoerenza di alcune misurazioni cosmologiche senza influenzare gli usi già riusciti della relatività generale: “Pensalo come una nota a piè di pagina della teoria di Einstein”, ha detto Wen: “Una volta raggiunta una scala cosmica, si applicano termini e condizioni”.
“Questo nuovo modello potrebbe essere solo il primo indizio di un puzzle cosmico che stiamo iniziando a risolvere attraverso lo spazio e il tempo”, ha aggiunto Afshordi.
Conclusioni
Il dottor Robin Wen, eminente ricercatore presso il prestigioso California Institute of Technology (Caltech), ha sottolineato: “La relatività generale ha dominato il panorama della fisica per decenni, guidandoci nella nostra comprensione del cosmo. Ma quando ci spingiamo oltre i confini familiari, emergono domande interessanti sulla natura stessa della gravità“.
Afshordi ha aggiunto: “L’espansione dell’Universo ha aperto nuove porte alla comprensione cosmologica, ma ha anche rivelato le sue sfide. È come se fossimo di fronte a un enigma cosmico che attende di essere risolto“.
Il problema tecnico cosmico descritto dal team richiederebbe un’alterazione di un valore chiamato costante gravitazionale. Questa alterazione si verificherebbe quando i calcoli si avvicinano al “superorizzonte”, o alla distanza massima che la luce potrebbe aver percorso dall’origine dell’Universo.
Questo aggiustamento può essere fatto, aggiungendo una singola estensione al modello cosmologico standard. Questo modello è noto come modello lambda della materia oscura fredda. Una volta completato, l’emendamento dovrebbe chiarire le incoerenze nelle misurazioni su scala cosmologica.
Lo studio è stato pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
