L’enigma dell’energia oscura

Come se non bastasse il rebus della materia oscura, gli astrofisici sono alle prese con i grattacapi di un altro, controverso mistero dell’Universo: l’energia oscura.
Per comprendere l’origine di questo altro mistero dobbiamo tornare indietro di circa un secolo quando quel geniaccio di Albert Einstein, nel 1916, pubblicava la sua teoria della relatività generale.
Questa teoria che ha rivoluzionato il nostro modo di vedere e comprendere l’universo descrive il formalismo matematico in grado di spiegare il moto di ogni oggetto celeste sottoposto alla forza di gravità.
Una delle grandi differenze della RG di Einstein, contrariamente ai modelli scientifici precedenti che lasciavano spazi indeterminati da implementare in progress man mano che le conferme sperimentali o le nuove scoperte facevano fare un passo avanti, era che si presentava con un impianto predittivo circostanziato e pressocchè completo. La nuove equazioni sulla gravità di Einstein prevedevano un termine, che egli definì, costante cosmologica e che identificò con la lettera maiuscola greca lambda. Questo artificio matematico permetteva di descrivere un Universo statico, che non si espande e non si contrae. Un universo che avrebbe resistito alla forza attrattiva della gravità evitando dopo miliardi di anni il collasso. Tutto questo era rassicurante ed in linea con quello che la maggioranza degli astrofisici, in quel contesto storico, pensava e tutto grazie alla costante cosmologica.
La prima picconata arriva dal fisico russo Alexander Friedmann che descrive con le sue equazioni come l’universo di Einstein sia in bilico tra espansione e collasso, in una condizione quindi di problematica staticità.
La relatività generale descriveva due varietà diverse di gravità, una era quella nota e per cosi dire classica come l’attrazione del Sole nei confronti della Terra, l’altra una misteriosa pressione antigravitazionale associata al vuoto dello spazio-tempo.
La costante cosmologica consentiva ad Einstein di mantenere lo statu quo nell’Universo almeno fino a quando nel 1929 Hubble scopre che l’universo è tutt’altro che statico e che le galassie tanto più sono lontane dalla Via Lattea, tanto più velocemente si allontanano.
In altre parole l’universo si stava espandendo. Einstein profondamente turbato da questa scoperta che non sapeva come spiegare, ritirò la costante cosmologica, definendola “il più grande errore della mia vita”.
Ma la costante cosmologica buttata fuori dalla finestra, sessanta anni dopo, nel 1998 rientra trionfalmente dalla porta.
La cosmologia quell’anno viene scossa fin nelle sue fondamenta a causa dei risultati di due gruppi di ricerca che lavoravano per localizzare le più distanti supernove dell’universo.
I due gruppi di ricerca, il primo coordinato da Saul Perlmutter e il secondo guidato da Brian Schmidt, con un importante contributo di Adam Riess, iniziarono ad analizzare in particolare le supernove di tipo Ia, frutto dell’esplosione di una vecchia stella di massa paragonabile a quella del Sole ma delle dimensioni della Terra, in grado di emettere una radiazione pari a quella di un’intera galasia.
Le ricerche condotte su 50 supernove distanti diede un risultato inatteso: la loro luce era più debole rispetto a quanto atteso, segno che non solo l’universo si sta espandendo, come noto da circa un secolo, ma che la velocità di espansione sta aumentando.
Non c’era modo di spiegare questo surplus di espansione senza invocare di nuovo, lambda, la costante cosmologica di Einstein!
Lambda rappresentava la forza repulsiva che permea l’Universo e si oppone alla gravità.
Occorreva pertanto dare un nome a questa componente fisica che giocava un ruolo cosi importante nella struttura e nella dinamica del cosmo, e con non grande fantasia, gli astrofisici crearono il termine energia oscura.
Le misure più recenti ed accreditate conferiscono all’energia oscura il 68% di tutta la massa/energia dell’universo contro il 27% della materia oscura ed il 5% circa della materia ordinaria.

3 commenti

  1. La materia di cui siamo fatti è solo il 5%, consolante. Ma il valore λ diella “costante cosmologia” equivale a quello della “energia oscura” ?

    1. Author

      Non era quella l’intenzione di Einstein, lui introdusse la costante per determinare un universo statico. Però molti anni dopo quello che Einstein aveva definito il più grande errore della sua vita, ben si presta a descrivere matematicamente l’energia oscura.

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