Energia oscura “precoce” risolve mistero dell’espansione dell’universo?

Potrebbe essere considerata come un secondo tipo di energia oscura la sostanza che viene descritta in due studi separati pubblicati su arXiv.[1][2] Questa sostanza, definita dagli scienziati che hanno realizzato i suddetti studi come una “energia oscura precoce”, è stata descritta in base ai dati raccolti tra il 2013 e il 2016 dall’Atacama Cosmology Telescope (ACT) situato in Cile, come spiega un articolo sul sito di Nature.
La scoperta potrebbe essere utile per capire perché l’espansione dell’universo sta accelerando e a che velocità lo sta facendo.

L’enigma della velocità dell’espansione dell’universo

In effetti quello della velocità dell’espansione dell’universo è diventato un vero e proprio enigma perché, molto semplicemente, i dati raccolti nel corso degli anni non coincidono. Parliamo soprattutto dei dati relativi all’universo primordiale che non sembrano essere compatibili con i dati che vediamo oggi relativi alla velocità dell’espansione del cosmo.
Secondo i dati raccolti durante la missione Planck dell’Agenzia Spaziale Europea l’universo si sa espandendo ad una determinata velocità. Tuttavia nel corso degli ultimi anni sono state effettuate misure più accurate e si è scoperto che sembra essere più veloce. Alcuni studi mostrano differenze del 5-10%.

Secondo tipo di energia oscura

Il secondo tipo di energia oscura teorizzato da ricercatori dovrebbe essere esistito, permeando tutto l’universo, durante i primi 300.000 anni dopo il Big Bang.
Secondo Colin Hill, uno degli autori di uno dei due studi, se questa energia oscura precoce era davvero pervasiva nell’universo primordiale, allora deve aver lasciato un segno abbastanza forte da poter essere individuato ancora oggi.

Analizzato il fondo cosmico a microonde

La scoperta è avvenuta tramite i dati raccolti dall’ACT sul cosiddetto fondo cosmico a microonde (CMB). Si tratta di una radiazione primordiale diffusasi in tutto il cosmo quando tutto è iniziato, considerato come un bagliore residuo del Big Bang stesso.
I ricercatori hanno mappato piccole differenze nelle variazioni del CMB acquisendo ulteriori prove che sostengono il modello standard della cosmologia.
Secondo quest’ultimo la prima evoluzione del cosmo sarebbe avvenuta con la formazione dei tre componenti principali che, sostanzialmente, dovrebbero rappresentare tutto l’universo oggi: la materia ordinaria, la materia oscura e l’energia oscura.

Concetto di “energia oscura iniziale” già teorizzato in precedenza

Già in passato il cosmologo Marc Kamionkowski aveva proposto il concetto di un “energia oscura iniziale” per spiegare le differenze di misurazioni relative alla velocità dell’espansione dell’universo.
Secondo Kamionkowski una specie di fluido permeava l’universo durante le prime fasi, fluido che poi sarebbe svanito in poche centinaia di migliaia di anni. Questo fluido, pur non alterando la velocità di espansione dell’universo, avrebbe però causato un raffreddamento del plasma influenzando i dati che oggi raccogliamo osservando il CMB.

Universo dovrebbe avere 12,4 miliardi di anni, non 13,8

Secondo i due studi proposti su arXiv, i dati raccolti grazie all’ACT si adattano meglio al modello che include questa energia oscura precoce rispetto al modello standard dell’espansione dell’universo. I calcoli di questi due studi suggeriscono che l’universo ora abbia 12,4 miliardi di anni e non i 13,8 miliardi di anni calcolati dal modello standard.
Ne consegue che il tasso attuale di espansione è di circa il 5% più veloce rispetto a quello calcolato dal modello standard. Si tratta di misure più vicine a quelle raccolte nel corso degli ultimi anni dagli astronomi.

Ulteriori osservazioni forse potranno chiarire la questione

Gli stessi ricercatori ammettono che siamo ancora in una fase troppo precoce per stabilire davvero che questa sostanza “oscura” supplementare, concettualmente distinta dall’energia oscura di cui oggi vediamo gli effetti, sia davvero esistita durante le prime centinaia di migliaia di anni dell’universo.
Tuttavia sperano che con ulteriori osservazioni, che potrebbero avvenire anche con altri telescopi tra cui il South Pole Telescope in Antartide, si possano effettuare test più rigorosi e acquisire nuove importanti informazioni.

Note e approfondimenti

  1. [2109.04451] The Atacama Cosmology Telescope: Constraints on Pre-Recombination Early Dark Energy (IA)
  2. [2109.06229] Dark Energy at early times and ACT: a larger Hubble constant without late-time priors (IA)

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