Il mistero dell'espansione dell'universo

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Poco più di cento anni fa, nessuno sul nostro pianeta sapeva che l'Universo si stava espandendo. Ma nonostante tutti i problemi e le disgrazie che il ventesimo secolo ha portato all'umanità, è stato questo secolo a essere segnato dal progresso scientifico e tecnologico. In un periodo di tempo incredibilmente breve, abbiamo imparato di più sul mondo e sull'Universo che mai.

L'idea che il nostro universo si sia espanso negli ultimi 13,8 miliardi di anni è stata proposta per la prima volta dal fisico belga Georges Lemaitre nel 1927. Due anni dopo, l'astronomo americano Edwin Hubble riuscì a confermare questa ipotesi. Ha scoperto che ogni galassia si sta allontanando da noi e più è lontana, più velocemente accade. Oggi ci sono molti modi in cui gli scienziati possono capire quanto velocemente il nostro universo si sta espandendo di dimensioni. Ecco solo i numeri che i ricercatori ottengono nel processo di misurazione, ogni volta che risultano essere diversi. Ma perché?

Il più grande mistero dell'universo

Come sappiamo oggi, esiste una stretta relazione tra la distanza di una galassia e la velocità con cui si sta allontanando. Quindi, diciamo, una galassia a una distanza di 1 megaparsec dal nostro pianeta (un megaparsec è approssimativamente uguale a 3,3 milioni di anni luce) si sta allontanando a una velocità di 70 chilometri al secondo. E la galassia che è un po' più lontana, a una distanza di due megaparsec, si muove a una velocità doppia (140 km/s).

È anche interessante che oggi ci siano due approcci principali per determinare l'età dell'Universo, o, scientificamente, la costante di Hubble. La differenza tra i due gruppi è che un insieme di metodi esamina gli oggetti relativamente vicini nell'universo, mentre l'altro guarda quelli molto distanti. Tuttavia, indipendentemente dal metodo utilizzato dagli scienziati, i risultati sono ogni volta diversi. Si scopre che o stiamo facendo qualcosa di sbagliato, o da qualche parte lontano nell'Universo, sta accadendo qualcosa di assolutamente sconosciuto.

In uno studio recentemente pubblicato sul server di prestampa airxiv.org, gli astronomi che studiano le galassie vicine hanno utilizzato un metodo intelligente per misurare l'espansione dell'universo chiamato fluttuazioni di luminosità superficiale. È un nome di fantasia, ma include un'idea che in realtà è intuitiva.

Immagina di trovarti ai margini di una foresta, proprio di fronte a un albero. Poiché sei molto vicino, vedi solo un albero nel tuo campo visivo. Ma se fai un passo indietro, vedrai più alberi. E più vai avanti, più alberi appariranno davanti ai tuoi occhi. Più o meno la stessa cosa accade con le galassie che gli scienziati osservano con i telescopi, ma molto più complicata.

Come fai a sapere il tasso di espansione dell'Universo?

Per ottenere buone statistiche, gli astronomi osservano le galassie abbastanza vicine alla Terra, circa 300 milioni di anni luce o meno. Tuttavia, quando si osservano le galassie, è necessario tenere conto della polvere, delle galassie di fondo e degli ammassi stellari che possono essere visti nelle immagini scattate con un telescopio.

L'universo, tuttavia, è astuto. Dagli anni '90, gli astronomi hanno visto che le stelle che esplodono molto distanti sono sempre state più lontane di quanto le semplici misurazioni indicherebbero. Ciò li ha portati a credere che l'universo si stia ora espandendo più velocemente di prima, il che, a sua volta, ha portato alla scoperta dell'energia oscura, una forza misteriosa che accelera l'espansione universale.

Come scrivono gli autori del lavoro scientifico, quando guardiamo oggetti molto distanti, li vediamo com'erano in passato, quando l'universo era più giovane. Se il tasso di espansione dell'Universo era allora diverso (diciamo 12-13,8 miliardi di anni fa) da quello attuale (meno di un miliardo di anni fa), possiamo ottenere due valori diversi per la costante di Hubble. O forse diverse parti dell'universo si stanno espandendo a velocità diverse?

Ma se il tasso di espansione è cambiato, allora l'età del nostro universo non è affatto quella che pensiamo (gli scienziati usano il tasso di espansione dell'universo per tracciare la sua età). Questo, a sua volta, significa che l'universo ha una dimensione diversa, il che significa che anche il tempo necessario affinché qualcosa accada sarà diverso.

Se segui questa catena di ragionamento, alla fine si scopre che i processi fisici che hanno avuto luogo nell'Universo primordiale hanno avuto luogo in momenti diversi. È anche possibile che siano stati coinvolti altri processi che influenzano il tasso di espansione. In generale, c'è una sorta di disordine. "Da cui ne consegue che o non capiamo abbastanza bene come si comporta l'universo, o lo misuriamo in modo errato", osservano gli autori dello studio.

In ogni caso, la costante di Hubble è un argomento molto dibattuto nella comunità astronomica. Il nuovo studio, tuttavia, ha aggiunto ancora più domande, quindi la lotta all'incertezza sarà lunga. Un giorno, ovviamente, la nostra comprensione del cosmo cambierà. Ma quando ciò accadrà, i cosmologi dovranno cercare qualcos'altro su cui discutere. Cosa faranno sicuramente.