Una Tesi Rivoluzionaria su Materia ed Energia Oscura

Secondo la teoria più accreditata dagli scienziati materia oscura ed energia oscura rendono conto del 96 percento dell’Universo. Queste due ipotesi partono dall’osservazione del moto delle stelle nelle galassie e dall’evidenza dell’espansione accelerata dell’Universo. Ma secondo un ricercatore dell’Università di Ginevra tali ipotesi potrebbero non essere valide, dal momento che i fenomeni astrofisici potrebbero essere spiegati senza la presenza di queste due misteriose e sfuggenti componenti.

Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, impiega un nuovo modello teorico basato sull’invarianza di scala dello spazio vuoto.

Nel 1933 l’astronomo svizzero Fritz Zwicky dichiarò che ci fosse sostanzialmente più materia nell’Universo rispetto a quella che in realtà possiamo osservare. Gli astronomi chiamarono questa materia sconosciuta “massa mancante”, e in seguito “materia oscura” ad indicare che non emette alcuna radiazione elettromagnetica, un concetto che riprese importanza quando negli anni ’70 l’astronoma Vera Rubin chiamò in causa questa materia enigmatica per spiegare i movimenti e la velocità delle stelle. Gli scienziati hanno di conseguenza impiegato considerevoli risorse per identificare la materia oscura nello spazio, ma senza successo. Nel 1998 un team di astrofisici americani e australiani scoprì l’accelerazione dell’espansione dell’Universo, conquistando il Premio Nobel per la Fisica nel 2011. Tuttavia, a dispetto di enormi risorse impiegate, nessuna teoria od osservazione è stata in grado di definire questa energia. In breve sia la materia e l’energia oscura rimangono misteri su cui gli astrofisici hanno indagato per decenni.

La teoria attuale prevede che il Big Bang sia stato seguito dall’espansione dell’Universo. “In questo modello c’è un’ipotesi di partenza che non è stata tenuta in conto, secondo la mia opinione”, afferma André Maeder. “Con questo intendo l’invarianza di scala dello spazio vuoto; in altre parole lo spazio vuoto e le sue proprietà non cambiano in seguito a una dilatazione o contrazione”. Lo spazio vuoto gioca un ruolo di primo piano nelle equazioni di Einstein dal momento che opera in una quantità nota come costante cosmologica, e il modello risultante dipende da esso. Basandosi su queste ipotesi Maeder riesamina il Modello Standard dell’Universo, evidenziando che l’invarianza di scala dello spazio vuoto è presente anche nella teoria fondamentale dell’elettromagnetismo.

Quando Maeder ha realizzato test cosmologici su questo nuovo modello, ha trovato che corrispondeva alle osservazioni. Ha anche scoperto che il modello prevede l’espansione accelerata dell’Universo senza la necessità della presenza dell’energia oscura. In breve sembra che l’energia oscura possa in realtà non esistere dal momento che l’accelerazione dell’espansione sarebbe contenuta nelle equazioni della fisica. In una seconda fase Maeder si è concentrato sulla legge di Newton, un caso specifico delle equazioni della Relatività Generale. Anche questa legge subisce modifiche quando il modello include le nuove ipotesi di Maeder, infatti contiene un termine di accelerazione molto piccolo, particolarmente significativo a basse densità. Questa legge modificata, se applicata ad ammassi di galassie, porta a masse degli ammassi in linea con quelli della materia visibile. Questo implica che non serve la presenza della materia oscura per spiegare le elevate velocità delle galassie negli ammassi. Un ulteriore test ha dimostrato che questa legge prevede anche le elevate velocità raggiunte dalle stelle nelle regioni esterne delle galassie (come aveva osservato Vera Rubin), senza dover ricorrere alla materia oscura.

Infine un terzo test si è occupato della dispersione delle velocità delle stelle che oscillano rispetto al piano della galassia. Questa dispersione, che aumenta con l’età delle stelle interessate, può essere spiegata molto bene utilizzando le ipotesi dello spazio vuoto invariante. La scoperta di Maeder apre la strada a una nuova concezione dell’astronomia che porterà a nuove domande e genererà controversie. Secondo Maeder “L’esposizione di questo modello, che risolve almeno due dei più grandi misteri dell’astronomia, rimane fedele allo spirito della scienza: nulla può essere dato per garantito, né in termini di esperienza, di osservazione o di ragionamento umano.”
[ Barbara Bubbi ]

https://m.phys.org/news/2017-11-dark-energy.html

Nell’immagine mappa simulata a computer di filamenti di materia oscura (in nero) e addensamenti sporadici materia normale (in arancio)
Illustration Credit & Copyright Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC),AMNH