Energia oscura: nuove evidenze schiaccianti

Agli investigatori arriva una ulteriore prova diretta dell’esistenza dell’energia oscura, quella forza di natura sconosciuta che sta accelerando l’espansione dell’Universo. Questa volta, l’indizio è stato trovato nella radiazione cosmica di fondo.

Energia Oscura

Circa 400000 anni dopo il Big Bang, quando la temperatura era scesa a sufficienza da permettere agli elettroni di legarsi ai nuclei atomici, l’Universo divenne trasparente alla radiazione e i fotoni primordiali iniziarono a vagare liberi, raffreddandosi progressivamente man mano che le loro lunghezze d’onda si allungavano con l’espansione dello spazio. Oggi irradiano nel microonde, a una temperatura di 2.7 Kelvin, producendo un “rumore di fondo”, che possiamo ancora udire ugualmente presente in tutte le direzioni. Nonostante questa radiazione di fondo sia definita uniforme, cioè di uguale intensità, si registrano minuscole fluttuazioni della temperatura, sulla scala di uno su un milione, seguendo una distribuzione gaussiana.

Ora però la ricerca di un gruppo di astronomi dell’Università di Berkeley in California, pubblicata su Physical Review Letters, ha rilevato fluttuazioni nella radiazione di fondo che non seguono la distribuzione normale. Tali deviazioni, osservate con l’Atacama Cosmology Telescope in Cile, sono causate da interazioni con macrostrutture nell’universo, come ammassi di galassie. “In media, si stima che un fotone della radiazione di fondo incontri circa 50 macrostrutture prima di raggiungere il nostro telescopio,” dice Sudeep Das, un componente del team. “L’influenza gravitazionale di ognuna di queste macrostrutture, dominate da quantità massicce di materia oscura, deflette il percorso del fotone”. Questo processo, detto “lensing”, porta complessivamente a una deflessione di circa 3 minuti d’arco (un ventesimo di grado).

In un secondo paper, pubblicato sulla medesima rivista, lo stesso Das, insieme a Blake Sherwin della Princeton University e Joanna Dunkley della Oxford University, utilizza questi risultati per verificare l’esistenza della energia oscura.

L’energia oscura, in quanto causa di espansione dello spazio, si oppone alla gravità, e quindi al processo di formazione di strutture nell’universo. Pertanto, se questa forza espansiva esiste, le strutture nel cosmo saranno molto meno numerose del previsto. L’entità del lensing subito dalla radiazione di fondo rispecchia il numero di macrostrutture presenti nell’universo: più numerose le macrostrutture, maggiore sarà il lensing, e pertanto maggiori le deviazioni osservate nelle fluttuazioni della temperatura, rispetto alla distribuzione gaussiana originale. Dunque, l’analisi dell’entità della deflessione della radiazione di fondo può indicare se l’energia oscura sia veramente in azione.

Dai risultati del secondo studio sembra proprio di sì! “Osserviamo un lensing troppo piccolo per un universo senza energia oscura”,” afferma Sherwin. “In realtà, la quantità di lensing che osserviamo è in accordo con la quantità di energia oscura che ci aspetteremmo di avere, in base ad altre misurazioni.”

Queste scoperte potrebbero anche contribuire a comprendere la distribuzione della materia oscura nel cosmo su larga scala. La materia oscura esercita gli stessi effetti gravitazionali della materia ordinaria, ma non interagisce con la radiazione elettromagnetica, e quindi non può essere direttamente osservata. “Esistono molte simulazioni, ma poche osservazioni di come sia strutturata la materia oscura nel cosmo,” spiega Stephen Boughn, cosmologo al Haverford College, USA:. “Tuttavia, poiché il lensing della radiazione di fondo dipende da come è distribuita la materia oscura, esperimenti futuri per misurare queste distorsioni nella radiazione di fondo dovrebbero essere in grado di chiarire come essa sia distribuita su larga scala.”

Articolo in lingua originale

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14 Commenti

  1. Buongiorno Francesca.
    Grazie per l’articolo interessante. Come altri, sono ancora un po’ scettico su questioni di energia e materia oscure, ma cerco comunque di seguire e capire di cosa si parla.
    Probabilmente per via delle mie conoscenze superficiali mi è venuto un dubbio, e magari qui qualcuno è in grado di chiarirmi le idee:
    Se non sbaglio la materia oscura è stata ipotizzata per “aggiungere massa all’universo” e spiegare determinate discrepanze tra teoria e pratica nelle misure sull’attrazione gravitazionale a livello astronomico.
    Poi è entrata in gioco questa “energia oscura” che dovrebbe spiegare l’apparente accelerazione (o non sufficiente rallentamento – anche questo non ho ancora capito) dell’espansione dell’universo.
    Quello che mi viene da chiedere è: ma non sono due cose opposte? Sembra una lotta tra due “entità oscure” che giocano in direzioni opposte, quando (forse) il nostro caro e vecchio universo “ordinario” se ne potrebe stare tranquillo com’è, o alla peggio rivedere la forza gravitazionale, e più in particolare la relazione di proporzionalità tra massa e forza gravitazionale sulle lunghe distanze e su grandi masse (galassie e ammassi di galassie, tanto per intenderci).
    Grazie.

  2. @Bertupg: In effetti, la contraddizione c’è, ma è solo apparente.
    La materia oscura è stata chiamata in causa per spiegare i moti delle stelle nelle galassie e delle galassie negli ammassi e nei superammassi.
    L’energia oscura, invece, è necessaria per comprendere la causa della accelerazione dell’espansione dell’universo.
    Ora, è vero che la materia oscura con la sua gravità tiene assieme galassie e ammassi, ma non è comunque abbastanza per decelerare l’espansione dell’universo.
    Mettiamola così: l’effetto della materia oscura è preponderante solo localmente, ma uno sguardo d’insieme dell’universo ci dice che non basta per contrastare l’effetto dell’energia oscura.
    Sempre ammesso che entrambi esistano, ovvio!!! :mrgreen:

  3. Grazie del chiarimento.
    Mi resta da capire se, a sostegno della teoria, di questa materia ed energia oscure si siano ipotizzate altre proprietà rilevabili in modo indipendente, diverse da quelle postulate per far “tornare i conti”.

  4. Grazie Bertupg!
    Bella domanda. E’ un vecchio problema…non bisogna sempreintrodurre fenomeni sconosciuti per spiegare la realtà, ma se larealtà devia dall’atteso, una spiegazione bisogna pur cercarla! E se materia e energia oscura esistono, e sono pernatura “oscure, le cose si complicano. 😳 Forse presto le rileveremo, come ora rileviamo le onde radio, impensabile fino all’avvento dei radiotelescopi 🙂 💡

  5. In attesa del “blackenergyscope” proviamo con il “fantasyscope”:
    e se invece di qualcosa che spinge dall’interno ci fosse qualcosa che tira da fuori? :mrgreen:
    scusa Francesca!!!

  6. @Bertupg: Caro Bertupg, essendo una materia ancora oscura :mrgreen: , sulla materia oscura e sull’energia oscura per ora ci sono solo ipotesi.

    Per la materia oscura, l’ipotesi più in voga è quella che la identifica con le WIMP (Weakly Interacting Massive Particle, da non confondersi con le WINX :mrgreen: ), cioè si pensa che siano particelle molto massive interagenti con la materia ordinaria solo con la massa.
    Sono in corso esperimenti per verificare se le cose stanno così, ma esistono diverse altre teorie che non chiamano in causa necessariamente delle particelle.

    In merito all’energia oscura, la maggioranza degli scienziati pensa che sia legata all’energia del vuoto 😯 (la fisica delle particelle presuppone fluttuazioni spontanee del vuoto, che danno luogo a una energia piccolissima ma diffusa uniformemente nello spazio).
    Essendo l’energia del vuoto molto piccola, è estremamente difficile creare un esperimento ad hoc.

    Come vedi, non ci sono ancora risposte certe.
    Ci sono solo dati che non collimano con quello che sappiamo, e si tenta di conciliare la realtà a quanto già noto con delle ipotesi… 😕

  7. @roberto th,
    A cosa stai pensando? Ad un vuoto (veramente vuoto!!!) da riempire? Molto molto interessante 😈 😈

  8. @ Gaetano,
    No, è il contrario di quello che pensi. Se accettiamo la singolarità come “interazione del nulla”, non vedo perchè il nulla non possa continuare ad interagire con ciò che esso stesso ha creato: tirandolo cioè dall’esterno e con sempre maggior forza in quanto aumenta continuamente la superficie di interazione.
    E’ come un cervello (l’universo) che non crescesse di suo, ma perchè tirato dalla scatola cranica (il nulla), con la differenza che nel caso specifico non ci sarebbe un limite alla crescita 😈 ma ne deriverebbe proprio un gran testone :mrgreen:

  9. @Roerto th,
    scusa ma non riesco a vedere la differenza se non nel modo di chiamarlo… Io ho detto “veramente vuoto” Tu “nulla”! 😈

  10. @Roberto TH
    😎 !!! Chissà…il problema è: al di fuori di cosa? 😕

  11. @ Gaetano
    La differenza starebbe nel fatto che il nulla non si può riempire, non è un contenitore vuoto; sarebbe come riempire un bicchiere che non c’è. Ma al di là della terminologia che si preferisce usare, l’universo non si espanderebbe perchè c’è un nulla o un vuoto da riempire, ma perchè attirato dal nulla stesso! 😉
    @ Francesca
    Visto che potenza il fantascopio 😀

  12. ..e no!! caro Roberto 😈 Quando fantastichiamo una logica bisogna pur mantenerla. Se non si puo riempire non può neanche attrarre. Messa così mi riprendo il mio “molto, molto interessante :mrgreen:
    Ciao

  13. @ Gaetano
    se per il fatto che non si può riempire non potesse nemmeno attrarre, allora seguendo la stessa logica non potrebbe nemmeno creare, ma evidentemente….. 🙄
    Comunque, per non sapere nessuno dei due di cosa stiamo parlando… 😉

  14. Caro roberto th,
    sono stato indeciso se rispondere o lasciar cadere… Ho deciso essere più educato rispondere ed eccomi quà. Non ho capito in realtà perchè te la prendi. Interpretando male ti avevo fatto un complimento, perchè io partendo dal B.B. che da inizio allo spazio e al tempo l’avevo considerata una apertura mentale, che, come spesso accade, non avevo pensato di considerare. Mi hai chiarito il tuo punto di vista che non ho più considerato interessante ed è finito lì. Un cordiale saluto 😆