L’Universo è un “pallone gonfiato”?

È molto difficile valutare quale sia la "forma" dell'Universo. Un nuovo studio suggerisce ora l'idea che l'Universo sia come una sorta di sfera chiusa, e quindi non sia piatto come suggerito da anni da dati osservativi e modelli cosmologici e fisici. Ma l’ipotesi incontra diversi problemi.
Stefano Pisani, 13 Novembre 2019
Micron
Foto di Alex Myers da pixabay.com
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Giornalista Scientifico

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È molto difficile valutare quale sia la “forma” dell’Universo. Da anni, dati osservativi e modelli cosmologici e fisici suggeriscono che sia piatta: inviando ipoteticamente un raggio di fotoni attraverso il vuoto, questo continuerà, semplicemente, ad andare in linea retta. Un nuovo studio suggerisce ora l’idea che l’Universo sia come una sorta di sfera chiusa, e quindi non sia piatto.

Come si legge su Nature Astronomy, sulla base dei dati diffusi lo scorso anno raccolti dal satellite Planck dell’Agenzia Spaziale Europea, un gruppo di astronomi ha infatti teorizzato che l’Universo potrebbe essere curvo e chiuso, un po’ come una sfera gonfiabile. Questo significa che l’ipotetico raggio di fotoni di prima potrebbe tornare indietro nel punto in cui aveva iniziato la sua corsa.

Questo scenario, tuttavia, rischia di rappresentare un grande problema. Secondo il team internazionale di astronomi che è arrivato a queste conclusioni, guidato da studiosi dell’Università di Manchester nel Regno Unito, questi risultati potrebbero infatti aprire una “crisi cosmologica” che richiederebbe un “drastico ripensamento dell’attuale modello di concordanza cosmologica”.

L’indizio che ha suggerito la curvatura dell’Universo starebbe nel modo in cui la gravità piega il percorso della luce, un effetto predetto da Einstein e chiamato “lente gravitazionale“. Inoltre, sarebbe coinvolta anche la radiazione cosmica di fondo, che è la radiazione elettromagnetica rimasta nello spazio tra le stelle e le galassie, risalente a circa 380 mila anni dopo il Big Bang (quando si formarono i primi atomi neutri dell’Universo).

Una volta escluse tutte le altre fonti di luce, lo spazio si illumina, debolmente, di questa sorta di sfondo statico, che rappresenta dunque la “luce” più antica dell’Universo. Ora, analizzando i dati del satellite Planck, e in particolare quelli del 2018, la radiazione cosmica di fondo presenterebbe una lente gravitazionale più forte di quanto previsto. La collaborazione Planck ha chiamato questa anomalia “Alens”, ed essa deve ancora essere spiegata.  Il gruppo che ha pubblicato il nuovo articolo ritiene appunto che una spiegazione potrebbe essere trovata descrivendo meglio la forma dell’Universo. «Un universo chiuso può fornire una spiegazione fisica di questo effetto: in questo studio dimostriamo che un Universo chiuso, con curvatura positiva, spiega naturalmente l’ampiezza anomala della lente gravitazionale» scrivono gli autori della ricerca.

Ma se l’Universo curvo può spiegare questa anomalia, ci sono molti altri problemi che sorgono, non ultimo il fatto che tutte le altre analisi dei set di dati di Planck hanno concluso che i nostri modelli cosmologici sono corretti – e questi prevedono un Universo piatto. Il team ha dovuto poi confrontarsi con altri temi ostici come quello della costante di Hubble, la velocità con cui l’Universo si sta espandendo, che è una spina nel fianco della cosmologia. Non esistono infatti due misurazioni concordi di questa costante, e un Universo curvo renderebbe la sua previsione ancora più difficile.

Inoltre, i dati delle analisi di oscillazione acustica barionica sull’energia oscura – l’energia sconosciuta che accelera l’espansione dell’Universo – sono incompatibili con il modello di Universo chiuso, così come i dati sull’effetto della “forza di taglio cosmica” (che ha a che fare con la distribuzione delle masse nell’Universo) ottenuti da osservazioni di lenti gravitazionali.

Una strada simile a quella presente in questo nuovo studio era stata percorsa anche da altri astrofisici, come George Efstathiou e Steven Gratton dell’Università di Cambridge: quando questi hanno analizzato i dati Planck del 2018, hanno trovato infatti prove a favore della curvatura dell’Universo, ma quando hanno confrontato queste prove con altri set di dati di Planck e dati di oscillazione acustica barionica, hanno concluso che sono “evidenti le prove a supporto di un Universo spazialmente piatto”.

Quindi, in linea di massima, molti dati sembrano supportare un Universo piatto, piuttosto che un Universo chiuso, fatta eccezione per quell’anomalia Alens e non sappiamo se la discrepanza tra questa e tutte le altre misurazioni sia effettivamente significativa. «Sono necessarie misurazioni future per chiarire se le discordanze osservate sono dovute a errori sistematici non rilevati, a una nuova fisica o semplicemente sono una fluttuazione statistica», scrivono i ricercatori.

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