Un’antologica simulazione dell’universo aumenta la tensione cosmologica

Al giorno d'oggi vediamo innumerevoli stelle e galassie che brillano nell'universo, ma quanta materia c'è effettivamente nello spazio?

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Un'antologica simulazione dell'universo crea nuovi dubbi sulla cosmologia

Oggi vediamo innumerevoli stelle e galassie scintillare nell’universo, ma quanta materia c’è effettivamente nello spazio? La domanda, che in un primo momento potrebbe sembrare anche semplice, si sta purtroppo rivelando un bel grattacapo. Questo è un dilemma proprio di diversi scienziati, poiché le attuali osservazioni cosmologiche, semplicemente, non sono d’accordo sulla distribuzione della materia nell’attuale universo.

Un aiuto potrebbe essere dato da una nuova simulazione al computer che traccia come tutti gli elementi dell’universo (materia ordinaria, oscura ed energia oscura) si evolvono seguendo le leggi della fisica. Le stupende immagini mostrano virtualmente galassie e ammassi di galassie che si palesano nell’universo, alimentati dalla cosiddetta rete cosmica. La rete in questione è costruita con filamenti costituito sia da materia normale, o barionica, che da materia oscura.

Il progetto FLAMINGO

Come spiega Space.com, a differenza delle simulazioni precedenti che consideravano solo la materia oscura, il nuovo lavoro, portato avanti da un progetto chiamato FLAMINGO (abbreviazione di Full-idro Large-scale Structures Simulations with All-sky Mapping for the Interpretation of Next Generation Observations), traccia anche la materia ordinaria.

Per quanto riguarda quanta materia contenga realmente l’universo, gli astronomi affermano che le simulazioni cosmiche al computer come questa non sono solo un grande piacere per gli occhi, ma anche importanti sonde per aiutare a individuare la causa di una grande discrepanza nella cosmologia chiamata “tensione S8”. Questo è il dibattito su come è distribuita la materia nel cosmo.

Universo: la tensione dell’S8

Quando studiano l’universo, gli astronomi a volte lavorano con il cosiddetto parametro S8. Questo parametro caratterizza fondamentalmente quanto sia “grumosa”, o fortemente raggruppata, tutta la materia nel nostro universo, e può essere misurata con precisione con quelle che sono note come osservazioni a basso spostamento verso il rosso. Gli astronomi usano il redshift per misurare la distanza di un oggetto dalla Terra , e studi a basso redshift come le “rilievi di lente gravitazionale debole” possono illuminare i processi che si svolgono nell’universo lontano, e quindi più antico.

Ma il valore di S8 può essere previsto anche utilizzando il modello standard della cosmologia; gli scienziati possono essenzialmente mettere a punto il modello in modo che corrisponda alle proprietà note del fondo cosmico a microonde (CMB), che è la radiazione rimasta dal Big Bang, e calcolare la grumosità della materia da lì. Ma il valore di S8 può essere previsto anche utilizzando il modello standard della cosmologia; gli scienziati possono essenzialmente mettere a punto il modello in modo che corrisponda alle proprietà note del fondo cosmico a microonde (CMB), che è la radiazione rimasta dal Big Bang, e calcolare la grumosità della materia da lì. Quindi ecco il punto.



Gli esperimenti sulla CMB

Questi esperimenti sulla CMB rilevano un valore S8 più alto rispetto alle indagini sulla lente gravitazionale debole. E i cosmologi non sanno perché: chiamano questa discrepanza la tensione S8. In effetti, la tensione S8 è una crisi in atto nella cosmologia, leggermente diversa dalla sua famosa cugina: la tensione di Hubble, che si riferisce alle incoerenze che gli scienziati devono affrontare nel determinare il tasso di espansione dell’universo.

Il motivo per cui è un grosso problema il fatto che la nuova simulazione del team non offra una risposta alla tensione di S8 è che, a differenza delle simulazioni precedenti che consideravano solo gli effetti della materia oscura su un universo in evoluzione, l’ultimo lavoro tiene conto anche degli effetti della materia ordinaria. A differenza della materia oscura, la materia ordinaria è governata dalla gravità e dalla pressione del gas attraverso l’universo.

Ad esempio, i venti galattici guidati dalle esplosioni di supernova e dai buchi neri supermassicci che si accrescono attivamente sono processi cruciali che ridistribuiscono la materia ordinaria espellendo le sue particelle nello spazio intergalattico.

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