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L’energia scura e la costante cosmologica

L’orientazione delle coppie galattiche, che dovrebbe essere casuale, potrebbe aiutare gli astronomi a rivelare distorsioni nello spaziotempo causate dall’espansione dell’Universo.
Credit: NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University)

Uno dei problemi affrontati da Einstein fu quello di capire se l’Universo fosse statico o in espansione. Infatti, introducendo la massa come protagonista principale della sua teoria generale della relatività, ci si aspettava che tutta la materia sarebbe collassata in un unico “punto” per l’effetto della mutua attrazione gravitazionale. Ma come mai questo non accadeva e cos’era che lo impediva?

Nel 1917, l’idea di Einstein fu quella di introdurre nelle equazioni della relatività generale un termine costante, chiamato successivamente la costante cosmologica, che aveva gli effetti di una forza repulsiva, per contrastare la gravità e rendere, per così dire, statico l’Universo. Sebbene Einstein cercò di scoprire il significato più profondo di questo termine egli affermò che la sua presenza nelle equazioni della relatività fu il “suo più grande errore” nel momento in cui venne a conoscenza dei risultati di Edwin Hubble sull’espansione dell’Universo. Di fatto, la teoria della relatività generale considerava un Universo non statico ma in espansione anche se lo stesso Einstein non riteneva ci fosse mai stato un momento della creazione. Insomma, nonostante le sue radicali convinzioni, la teoria di Einstein descriveva un Universo dinamico che un tempo doveva essere molto più piccolo, ancora molto più piccolo delle dimensioni di un atomo, un’idea che si adattava bene a quello che più tardi sarà chiamato il modello del Big Bang (vedasi Idee sull’Universo).

Oggi, due ricercatori francesci, Christian Marinoni e Adeline Buzzi, riportano le analisi relative alle osservazioni di alcune coppie di galassie distanti. I ricercatori hanno utilizzato un approccio diverso al cosiddetto test Alcock-Paczynski e si sono concentrati sull’allineamento individuale di centinaia di coppie di galassie, analizzando un campione di 721 coppie di galassie vicine della SDSS confrontando le loro velocità di recessione con quelle di un campione di 509 coppie di galassie più distanti della DEEP2 redshift survey. “L’orientazione di queste binarie galattiche dovrebbe apparire casuale nello spazio. Tuttavia la geometria dello spazio e l’espansione dell’Universo possono deformare le orientazioni apparenti” spiega Marinoni. Senza introdurre le dovute correzioni, queste orientazioni spaziali possono presentarsi distorte a causa del redshift che dipende da come si sta espandendo l’Universo. Correggendo per l’effetto geometrico e tenendo conto dell’energia scura, i ricercatori sono arrivati ad ottenere un modello nel quale le coppie galattiche vengono osservate in tutte le direzioni. Ciò ha permesso di confermare due “dogmi” del modello cosmologico standard: 1) che lo spazio è geometricamente piatto e 2) che è dominato dalla misteriosa energia scura, che si comporterebbe come la famosa costante cosmologica di Einstein.

Nonostante ciò, il cosmologo Michael Turner dell’Università di Chicago è un pò cauto nell’accettare questi risultati e suggerisce ulteriori ricerche prima che possa essere confermata, o meno, questa ipotesi.

[Abstract: A geometric measure of dark energy with pairs of galaxies]

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big bang | cosmologia standard | costante cosmologica | energia scura | espansione universo | relatività generale

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