L’espansione dell’universo “ora sta rallentando, non accelerando”

Un nuovo studio suggerisce che l’espansione dell’universo potrebbe aver iniziato a rallentare piuttosto che accelerare a un ritmo sempre crescente come si pensava in precedenza.

Un nuovo studio suggerisce che l’espansione dell’universo potrebbe aver iniziato a rallentare piuttosto che accelerare a un ritmo sempre crescente come si pensava in precedenza.

I risultati “notevoli” pubblicati oggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society mettono in dubbio la teoria di lunga data secondo cui una forza misteriosa nota come “energia oscura” sta allontanando galassie lontane sempre più velocemente.

Invece, non mostrano alcuna prova di un universo in accelerazione.

Se i risultati saranno confermati, si potrebbe aprire un capitolo completamente nuovo nella ricerca degli scienziati per scoprire la vera natura dell’energia oscura, risolvere la “tensione di Hubble” e comprendere il passato e il futuro dell’universo.

Il ricercatore principale, il professor Young-Wook Lee, dell’Università Yonsei in Corea del Sud, ha dichiarato: “Il nostro studio mostra che l’universo è già entrato in una fase di espansione rallentata all’epoca attuale e che l’energia oscura si evolve con il tempo molto più rapidamente di quanto si pensasse in precedenza.

“Se questi risultati fossero confermati, segnerebbe un importante cambiamento di paradigma nella cosmologia dalla scoperta dell’energia oscura 27 anni fa”.

Il diagramma dei residui di Hubble prima (in alto) e dopo (in basso) la correzione del pregiudizio per età. Le correzioni vengono applicate ai dati delle supernove del progetto Dark Energy Survey. Dopo la correzione, il set di dati non supporta più il modello ΛCDM (linea rossa) con una costante cosmologica, ma si adatta più strettamente a un modello di energia oscura variabile nel tempo favorito da un’analisi combinata che utilizza solo oscillazioni acustiche barioniche e dati di fondo cosmici a microonde (linea blu).Son et al.

Questo diagramma mostra come l’universo sembri essere in uno stato di espansione decelerata (linea rossa). La linea verticale tratteggiata segna l’epoca attuale, mentre la linea nera mostra la previsione ΛCDM. Le linee verdi e rosse rappresentano il modello del nuovo studio prima (verde) e dopo (rosso) la correzione del bias dell’età, coerente con le oscillazioni acustiche barioniche e i dati di fondo cosmici a microonde (linea blu).Son et al.

Negli ultimi tre decenni, gli astronomi hanno ampiamente creduto che l’universo si stia espandendo a un ritmo sempre crescente, guidato da un fenomeno invisibile chiamato energia oscura che agisce come una sorta di antigravità.

Questa conclusione, basata su misurazioni della distanza di galassie lontane utilizzando supernovae di tipo Ia, è valsa il Premio Nobel per la Fisica nel 2011.

Tuttavia, un team di astronomi dell’Università Yonsei ha ora presentato nuove prove che le supernove di tipo Ia, a lungo considerate le “candele standard” dell’universo, sono in realtà fortemente influenzate dall’età delle loro stelle progenitrici.

Anche dopo la standardizzazione della luminosità, le supernove provenienti da popolazioni stellari più giovani appaiono sistematicamente più deboli, mentre quelle provenienti da popolazioni più vecchie appaiono più luminose.

Sulla base di un campione di 300 galassie di una galassia ospite molto più grande, il nuovo studio ha confermato questo effetto con una significatività estremamente elevata (99,999% di confidenza), suggerendo che l’oscuramento delle supernove lontane deriva non solo da effetti cosmologici, ma anche da effetti astrofisici stellari.

Quando questa distorsione sistematica è stata corretta, i dati della supernova non corrispondevano più al modello cosmologico standard ΛCDM con una costante cosmologica, hanno detto i ricercatori.

Invece, si è allineato molto meglio con un nuovo modello favorito dal progetto Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), derivato dalle oscillazioni acustiche barioniche (BAO) – di fatto il suono del Big Bang – e dai dati della radiazione cosmica di fondo (CMB).

DESI è uno strumento all’avanguardia che mappa oggetti distanti per studiare l’energia oscura.

Marilyn Sargent/Laboratorio di Berkeley

I dati corretti della supernova e i risultati solo BAO+CMB indicano entrambi che l’energia oscura si indebolisce e si evolve significativamente con il tempo.

Ancora più importante, quando i dati corretti della supernova sono stati combinati con i risultati di BAO e CMB, il modello standard ΛCDM è stato escluso con una significatività schiacciante, hanno detto i ricercatori.

La cosa più sorprendente di tutte è che questa analisi combinata indica che l’universo non sta accelerando oggi come si pensava in precedenza, ma è già passato a uno stato di espansione rallentata.

Il professor Lee ha aggiunto: «Nel progetto DESI, i risultati chiave sono stati ottenuti combinando i dati non corretti delle supernovae con le misurazioni delle oscillazioni acustiche barioniche, portando alla conclusione che, sebbene l’universo decelererà in futuro, al momento sta ancora accelerando.

“Al contrario, la nostra analisi – che applica la correzione della distorsione dell’età – mostra che l’universo è già entrato in una fase di decelerazione oggi. Sorprendentemente, questo concorda con ciò che è previsto in modo indipendente dalle analisi BAO-only o BAO+CMB, anche se questo fatto ha ricevuto poca attenzione finora”.

Per confermare ulteriormente i loro risultati, il team di Yonsei sta ora conducendo un “test senza evoluzione”, che utilizza solo supernovae provenienti da galassie ospiti giovani e coeve in tutto l’intervallo del redshift. I primi risultati supportano già la loro conclusione principale.

L’Osservatorio Vera C. Rubin ha iniziato le operazioni scientifiche quest’anno e potrebbe rispondere a domande vitali sul nostro sistema solare e sull’universo in generale. RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA

“Entro i prossimi cinque anni, con l’Osservatorio Vera C. Rubin che scoprirà più di 20.000 nuove galassie ospiti di supernova, misurazioni precise dell’età consentiranno un test molto più robusto e definitivo della cosmologia delle supernova”, ha detto il professore di ricerca Chul Chung, co-responsabile dello studio insieme al dottorando Junhyuk Son.

L’Osservatorio Vera C. Rubin, che si trova su una montagna delle Ande cilene, ospita la fotocamera digitale più potente del mondo. Ha iniziato le operazioni scientifiche quest’anno e potrebbe rispondere a domande vitali sul nostro sistema solare e sull’universo in generale.

Dopo il Big Bang e la rapida espansione dell’universo, circa 13,8 miliardi di anni fa, la gravità lo ha rallentato. Ma nel 1998 è stato stabilito che nove miliardi di anni dopo l’inizio dell’universo, la sua espansione aveva ricominciato ad accelerare, spinta da una forza misteriosa.

Gli astronomi l’hanno soprannominata energia oscura, ma nonostante costituisca circa il 70% dell’universo, è ancora considerata uno dei più grandi misteri della scienza.

L’anno scorso, i dati del DESI di Tucson, in Arizona, hanno suggerito che la forza esercitata dall’energia oscura è cambiata nel tempo, le cui prove sono cresciute da allora.

La speranza è che con questi nuovi strumenti nel loro arsenale, gli astronomi saranno ora meglio attrezzati per trovare indizi su cosa sia esattamente l’energia oscura e su come influenzi l’universo.

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