Come scovare quel 95% del cosmo che ci sfugge
In testa alla hit parade dei misteri c’è l’energia oscura. Un problema che dura da 14 anni, da quando lo studio di alcune distanti esplosioni stellari rivelò che l’espansione dell’Universo sta accelerando, contrariamente a quanto vorrebbero i calcoli gravitazionali. Da allora si mette l’etichetta “energia oscura” su questa misteriosa forza che prova l’accelerazione dell’espansione dell’Universo, ma la verità è che gli astronomi sanno a malapena dove cercare, per capire cosa sia.
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[La Stampa] La nostra visione più democratica (e umile) è che in ogni galassia gli astronomi avrebbero sempre lo stesso punto di vista.

Un Universo che si estende in tutte le direzioni apparirebbe a ogni astronomo, in ogni galassia, come se le altre galassie si allontanassero: più lentamente quelle vicine e più rapidamente quelle lontane.

L’obiettivo degli astronomi è scoprire in quale tra i possibili universi viviamo.

La storia del nostro sarebbe governata da un tiro alla fune tra la gravità, che cerca di rallentare l’espansione cosmica, e l’energia del vuoto, che con la sua bizzarra pressione negativa ed espansiva cerca di accelerare il processo.

Nel corso del tempo l’espansione cosmica diluirebbe la densità della materia, ma l’energia del vuoto rimarrebbe la stessa e, quindi, l’equilibrio tra i due elementi muterebbe.

In un primo momento la gravità avrebbe il sopravvento e l’espansione potrebbe rallentare, poi, a un certo punto, la qualità elastica del vuoto prevarrebbe e si tornerebbe all’accelerazione cosmica. L’effetto dell’accelerazione (o della decelerazione) sarebbe visibile sotto forma di deviazioni dalla linea retta nel diagramma di Hubble, ogni volta che guardiamo indietro nel passato.

Se l’Universo rallentasse mentre la luce segue il proprio tragitto, la distanza percorsa sarebbe un po’ più piccola di quanto non sarebbe se il cosmo procedesse per inerzia e quindi una supernova apparirebbe un po’ più luminosa per via dello spostamento nello spettro verso il rosso.

Se invece l’Universo accelerasse, allora la luce dovrà percorrere una distanza extra e una supernova apparirà un po’ meno luminosa. Ciò che bisogna fare, perciò, è misurare un numero sufficiente di supernove per capire l’effetto in corso.

Nel ’97 il mio ex studente Adam Riess, allora a Berkeley, continuava a chiamarmi, dicendo di aver trovato una massa negativa. Gli risposi che stava sbagliando. Ma, alla fine, non c’era alcun errore. La massa negativa registrata nel suo quaderno è stata il primo segnale che l’Universo non rallenta, come tutti si aspettavano. Sta accelerando. Ed era sorprendente.

Era come se, gettando una palla da baseball in aria, questa, invece di descrivere un arco e tornare nel guantone, salpasse verso la stratosfera. Le osservazioni, in effetti, tendevano a confermare l’accelerazione dell’Universo: quello dove l’energia oscura si comporta in modo simile alla vecchia costante cosmologica di Einstein.

Molte prove, e convincenti, indicano un cosmo dominato dall’energia oscura. Le increspature nel bagliore prodotto dal Big Bang suggeriscono un Universo piatto, in cui si sommano la materia oscura e l’energia oscura.

E le misure di molti ammassi di galassie forniscono un segnale sulla quantità di materia oscura. Così, quando si combinano tanti elementi di prova distinti, c’è una notevole convergenza su una sola immagine dell’Universo.

L’ignoranza è un’opportunità. Dobbiamo impegnarci a costruire gli strumenti necessari per indagare un cosmo così sorprendente (e strano). Dove solo per il 5% è in forma di elementi chimici. L’altro 95% è qualcosa di diverso, che si trova nel dominio della fisica e dell’astronomia.

Nei prossimi decenni cercheremo di scoprire se l’energia oscura è davvero la costante cosmologica che Einstein ha discusso nel 1917. Ho cominciato a sviluppare alcuni metodi per misurare le distanze cosmiche che utilizzano la luce a infrarossi delle supernove.

La prossima generazione di telescopi a terra sarà tarata per scoprirle e il telescopio spaziale James Webb Space Telescope è stato progettato per operare proprio sull’infrarosso e si tratta di una direzione molto promettente per lo studio dell’energia oscura.

Abbiamo anche in programma di costruire il più grande telescopio del mondo, il Giant Magellan Telescope, per sondare il passato remoto. Forse ci aspettano altre sorprese e altri Nobel! [Articolo tradotto da Carla Reschia].

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