Una delle grandi incognite dell’universo sui quali la scienza sta indagando è la natura dell’energia oscura, una specie di campo di forza i cui effetti provocano l’accelerazione dell’espansione dell’universo.
Le teorie correnti prospettano scenari che vanno dalla fine dell’universo fino all’energia oscura come manifestazione della vita aliena avanzata.
“La scoperta dell’energia oscura ha notevolmente cambiato il modo in cui pensiamo alle leggi della natura“, ha detto Edward Witten, creatore della teoria delle stringhe e uno dei fisici teorici più importanti al mondo, spesso paragonato a Newton ed Einstein.
Gli astrofisici hanno cominciato ha produrre congetture più o meno credibili dopo avere scoperto che da almeno 7 miliardi di anni qualcosa sta accelerando l’espansione dell’universo. Quel qualcosa è stato chiamato “energia oscura“, una forza indubbiamente reale, ma che finora ha eluso ogni tentativo di rilevazione.
Una delle idee più speculative sul meccanismo dell’espansione cosmica accelerata è chiamata “quintessenza“, vagamente ispirata al campo di Higgs che permea il cosmo.
Quintessenza
I cosmologi stanno esplorando la possibilità che la gran parte dell’energia nell’universo esista sotto forma di una sostanza finora sconosciuta, chiamata “quintessenza“, che fa accelerare l’espansione dell’universo.
Si tratta di un’idea particolare, infatti la maggior parte delle forme di energia conosciute, come la materia o le radiazioni, rallentano l’espansione a causa della forza attrattiva della gravità. La quintessenza, invece, agirebbe in opposizione alla forza gravitazionale e provocherebbe l’accelerazione dell’espansione dell’universo.
In cosmologia, riferisce Physics World, la quintessenza è una vera forma di energia distinta da qualsiasi materia normale o radiazione, o anche “materia oscura”.
Le sue proprietà, densità energetica, pressione e così via, portano a comportamenti nuovi e fenomeni astrofisici insoliti. Finora la sua esistenza è stata inferita solo indirettamente da una serie di osservazioni, ma una serie di esperimenti già pianificati potranno, si spera, fare luce su questa forma elusiva di energia.
Una nuova, controversa, teoria suggerisce che questa energia oscura potrebbe diventare più forte e più densa, portando a un futuro in cui gli atomi vengono fatti a pezzi e il tempo finisce.
“Molto tempo fa, quando l’universo aveva circa 100.000 anni ed era solo una massa in espansione brulicante di particelle e radiazioni, si accese uno strano nuovo campo di energia“, scrive Dennis Overbye su New York Times Science.
“Quell’energia ha soffuso lo spazio con una sorta di antigravità cosmica, offrendo una forte accelerazione all’espansione dell’universo“.
Poi, dopo altri 100.000 anni circa, il nuovo campo si spense, senza lasciare altra traccia che un universo in espansione accelerata, come sostiene un team di astronomi della Johns Hopkins University guidato da Adam Riess, premio Nobel, esperto della costante di Hubble.
In un audace e speculativo salto nel passato, il gruppo di studiosi ha postulato l’esistenza di questo campo per spiegare uno sconcertante rompicapo astronomico: l’universo sembra espandersi più velocemente di quanto dovrebbe.
“Uno dei misteri dell’universo, noto come ‘Tensione di Hubble‘, è che sembra espandersi molto più velocemente di quanto previsto, anche con l’attuale migliore comprensione che abbiamo delle sue condizioni iniziali e dei suoi contenuti“, afferma Riess.
La loro ricerca è la prima a fornire una possibile spiegazione: l’universo primordiale ricevette un’infusione di energia oscura subito dopo il Big Bang che gli diede “una spinta”, cosa che quadra con tutte le osservazioni.
Questa teoria mostra come questa “tensione” possa effettivamente rivelare una nuova caratteristica dell’universo. Fa anche delle previsioni che possono essere testate in modo che più misure possano dirci se è corretta.
Il documento spiega che se la nuova materia esotica assume la forma di una costante cosmologica (come quella richiesta per spiegare l’accelerata espansione cosmica nell’universo di oggi), si può raggiungere un accordo tra le misurazioni del CMB (Cosmic Microwave Background) e le aspettative teoriche del modello standard derivate dalle osservazioni sulle supernove.
In effetti, i dati sembrano adattarsi leggermente meglio alla teoria dell’energia oscura primordiale. Come mostra il documento, in futuro, misurazioni più precise della CMB dovrebbero ulteriormente testare lo scenario appena proposto.
Il campo Simmetrico
L’energia oscura primordiale assomiglia a quella presente nell’universo odierno, sebbene con una densità di circa 10 miliardi di volte più grande. Assomiglia anche all’energia oscura nel primissimo universo che è stato postulato per impostare l’espansione in movimento.
Combinate, queste osservazioni suggeriscono che, per qualche ragione, l’universo può subire periodi episodici in cui gli effetti dell’energia oscura diventano preponderanti e, se è così, l’energia oscura nell’universo attuale potrebbe essere solo l’ennesima incarnazione.
Gli scienziati pensano anche che potrebbe esserci un campo simmetrico che pervade lo spazio molto simile al Campo di Higgs, mentre un’altra teoria suggerisce che sia la materia oscura che l’energia oscura potrebbero essere unite in un fluido che possiede un tipo di ‘gravità negativa’, che respinge tutta la materia convenzionale intorno a sé.
Come spiega Jamie Farnes del Centro di e-Research dell’Università di Oxford: “Il risultato sembra piuttosto bello: l’energia oscura e la materia oscura possono essere unificate in una singola sostanza, con entrambi gli effetti semplicemente spiegabili come materia di massa positiva che naviga su un mare di masse negative“.
Vita oscura
Forse una forma di vita intelligente molto avanzata, cinque miliardi di anni fa ha capito come attivare il campo simmetrico, ipotizza Caleb Scharf della Columbia University.
“È un’idea stimolante, e riecheggia alcuni dei pensieri del famoso documento del 1979 del cosmologo Freeman Dyson “Time Without End“, in cui si esaminava la capacità della vita in un lontano futuro di agire su una scala astrofisica in un universo aperto che non ha bisogno di evolvere in uno stato di permanente quiescenza. Dove la vita e la comunicazione possono continuare per sempre”.
Una volta che iniziamo a proporre che la vita potrebbe essere parte della soluzione ai misteri cosmici, conclude Scharf, “non c’è fine alle possibilità. Anche se la vita della materia oscura è un’idea piuttosto esotica, è ancora ipotizzabile che potremmo riconoscere ciò che è, persino catturarla nei nostri laboratori un giorno (o essere catturati da essa)”.
“Potremmo cadere in una tana di coniglio considerando che non riconosciamo la vita avanzata perché forma una parte integrale e insospettabile di quello che abbiamo considerato il mondo naturale“.
Scharf sottolinea che Arthur C. Clarke suggerì che qualsiasi tecnologia sufficientemente avanzata sarebbe indistinguibile dalla magia.
“Se ti imbattessi in un gruppo di contadini del Paleolitico con in mano il tuo iPhone e un paio di scarpe da ginnastica ai piedi,” dice Scharf, “ai loro occhi sembrerebbe senza dubbio una cosa piuttosto magica. Ma solo per un po’: i contadini alla fine ti riconosceranno ancora come fondamentalmente simile a loro, e non molto dopo si farebbero i selfie con te. Ma cosa succederebbe se la vita fosse cambiata così tanto da sembrare non solo magica, ma apparisse come la fisica stessa?“.
Se l’universo ospitasse altre forme di vita, e se parte di quella vita si fosse evoluta al di là dei nostri stessi punti di complessità e di tecnologia, Scharf propone che dovremmo prendere in considerazione alcune posizioni molto estreme.
