{"id":6849,"date":"2018-09-27T14:56:37","date_gmt":"2018-09-27T12:56:37","guid":{"rendered":"http:\/\/www.media.inaf.it\/2018\/09\/24\/oscura-ma-necessaria\/"},"modified":"2018-09-27T15:42:16","modified_gmt":"2018-09-27T13:42:16","slug":"oscura-ma-necessaria-media-inaf","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=6849","title":{"rendered":"Oscura, ma necessaria | MEDIA INAF"},"content":{"rendered":"

Oggi su Nature Astronomy uno studio delle Universit\u00e0 di Milano e Durham ribadisce la validit\u00e0 della teoria della relativit\u00e0 generale anche su scala cosmologica: l\u2019energia oscura si conferma una presenza necessaria per spiegare il comportamento del nostro universo.<\/strong><\/em><\/p>\n

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\u00abComprendere perch\u00e9 l\u2019espansione dell\u2019universo stia oggi accelerando \u00e8 probabilmente la domanda pi\u00f9 affascinante della cosmologia moderna\u00bb. Ad affermarlo \u00e8 Luigi Guzzo, professore ordinario di cosmologia dell\u2019Universit\u00e0 Statale di Milano <\/strong>(e ricercatore associato dell\u2019Inaf e Infn) e co-autore di un articolo che esce oggi sulla rivista\u00a0Nature Astronomy<\/em>.<\/strong> La ricerca va a testare le due possibili origini dell\u2019accelerazione:\u00a0 nello scenario standard questa richiede l\u2019aggiunta della cosiddetta energia oscura nelle equazioni di Einstein, ma in una visione pi\u00f9 ampia potrebbe indicare una possibile incompletezza della teoria della Relativit\u00e0 Generale, pi\u00f9 precisamente un \u201cdifetto\u201d nella sua applicazione su scala cosmologica.<\/p>\n

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Luigi Guzzo<\/p>\n<\/div>\n

Usando un approccio innovativo che ha utilizzato dati sperimentali e simulazioni numeriche, ricercatori dell\u2019Universit\u00e0 degli Studi di Milano e della Durham University (Uk) hanno dimostrato che una modifica anche piccola delle equazioni della Relativit\u00e0 Generale porterebbe ad un universo in cui le galassie si ammassano e si muovono in modo molto diverso dall\u2019Universo reale.<\/strong>\u00a0 Lo studio rende poco plausibile l\u2019ipotesi che l\u2019accelerazione dell\u2019espansione dell\u2019Universo scoperta nel 1998 sia dovuta ad un\u2019incompletezza della teoria di Einstein. Questo ribadisce nel contempo la presenza della misteriosa energia oscura, necessaria a \u201cspingere\u201d l\u2019universo.<\/p>\n

La teoria della Relativit\u00e0 Generale, formulata da Einstein nel 1915, ha finora superato brillantemente ogni test sperimentale cui \u00e8 stata sottoposta. Ultimo di questi la recente e spettacolare rivelazione delle onde gravitazionali. \u00a0In questo contesto<\/strong>, in cui la teoria della gravit\u00e0 \u00e8 universalmente accettata, la scoperta che la velocit\u00e0 di espansione dell\u2019universo \u00e8 maggiore oggi che 7 miliardi di anni fa <\/strong>(che ha fruttato il Premio Nobel per la Fisica 2011) richiede necessariamente la presenza di un ingrediente extra<\/strong> nella \u201cmistura cosmica\u201d che regola il modo in cui l\u2019universo evolve. \u00c8 questa la cosiddetta costante cosmologica, un contributo di energia \u201coscura\u201d <\/strong>che produrrebbe un effetto repulsivo in grado di sovrastare il \u201cfrenamento\u201d della forza di gravit\u00e0 prodotta dalla materia contenuta nell\u2019Universo stesso.<\/p>\n

L\u2019apparente accelerazione potrebbe tuttavia segnalare qualcosa di completamente diverso<\/strong>, e pi\u00f9 profondo, ovvero che qualcosa non funzioni pi\u00f9 quando la teoria viene applicata a scale molto grandi.\u00a0 Se fosse cos\u00ec, potrebbe non esserci bisogno dell\u2019energia oscura.<\/p>\n

In un certo senso staremmo cercando di far indossare all\u2019Universo un vestito troppo stretto: in questa analogia, per riuscire a indossarlo saremmo costretti a stiracchiarlo innaturalmente, e lui cercherebbe di tornare alla sua misura, producendo l\u2019accelerazione. Come capire quindi se dobbiamo buttare via il vestito e comprarne uno nuovo o accettare di indossarlo cos\u00ec com\u2019\u00e8, ma completandone la trama con l\u2019energia oscura?<\/p>\n

Un modo c\u2019\u00e8, e venne evidenziato nel 2008 proprio in un altro articolo su Nature: se modifichiamo le leggi della gravit\u00e0, cambiamo anche il modo in cui le strutture si aggregano all\u2019interno dell\u2019Universo sotto il suo effetto. Le galassie si muovono seguendo questa crescita gravitazionale, attirate verso le regioni pi\u00f9 massicce con una velocit\u00e0 che sappiamo dipendere direttamente dalla teoria della gravit\u00e0.\u00a0\u00abNel nostro lavoro del 2008 (n.d.r. Nature 451, 541<\/em>) mostrammo che l\u2019effetto di queste velocit\u00e0 sulle mappe tridimensionali di galassie poteva potenzialmente rivelare variazioni della gravit\u00e0 a grandi scale\u201d, continua Guzzo.<\/p>\n

\u00abIn questo lavoro abbiamo utilizzato la pi\u00f9 grande mappa di questo tipo, la Sloan Digital Sky Survey (Sdss), che contiene inoltre informazioni dettagliate sulle propriet\u00e0 delle singole galassie, come, in particolare, la loro massa totale in stelle\u00bb, dice il primo autore dell\u2019articolo, Jianhua He, dell\u2019Universit\u00e0 di Durham, per quattro anni assegnista di ricerca dell\u2019Inaf<\/strong>. \u00abQuesto ci ha permesso di riprodurre le galassie nei nostri \u201cUniversi\u201d simulati al calcolatore in modo coerente con quelle vere.\u00a0 La novit\u00e0 del nostro approccio \u00e8 stata di esser riusciti a confrontare teoria e dati sperimentali laddove finora non era stato fatto\u00bb.<\/p>\n

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La struttura a grande scala e le velocit\u00e0 delle galassie in una regione della simulazione numerica basata sulla Relativit\u00e0 Generale (con energia oscura), che meglio riproduce i dati sperimentali. La figura riproduce una regione di 500 x 370 milioni di anni luce, con uno spessore di 70 attorno ad un super-ammasso di galassie in formazione. I colori descrivono la variazione di densit\u00e0 (crescente dal blu al rosso), mentre le piccole freccette indicano le velocit\u00e0 in quelle posizioni. Come aghi di tante bussole, le velocit\u00e0 delle galassie tracciano la crescita gravitazionale delle strutture, che dipende dal sottile bilancio tra la forza di gravit\u00e0 (e sue eventuali modifiche) e l\u2019espansione dell\u2019universo<\/p>\n<\/div>\n

Jianhua He e collaboratori hanno infatti simulato la distribuzione e le velocit\u00e0 delle galassie nel caso del modello standard basato sulla Relativit\u00e0 Generale assieme ad una lieve variante della medesima [i cosiddetti modelli f(R)]. \u00a0Il risultato \u00e8 stato che le galassie simulate con la teoria di Einstein (che include l\u2019energia oscura attraverso la famosa costante cosmologica) riproducono la distribuzione statistica di posizioni e velocit\u00e0 in modo sorprendentemente accurato. Al contrario, la simulazione del modello \u201cmodificato\u201d si allontana fortemente dai dati sperimentali.<\/strong><\/p>\n

L\u2019energia oscura si conferma quindi un ingrediente necessario per spiegare il comportamento del nostro Universo<\/strong>. Se sia una manifestazione dell\u2019energia quantistica del vuoto, se sia costante o se evolva nel tempo rimangono domande aperte e affascinanti.\u00a0 Importanti risposte arriveranno da nuovi progetti in corso di preparazione, che si propongono di realizzare mappe delle galassie e della materia oscura ancora pi\u00f9 grandi. \u00c8 questo il caso della missione Euclid<\/a><\/strong> dell\u2019Esa, che verr\u00e0 lanciata nel 2022 e in cui l\u2019Italia,\u00a0 l\u2019Agenzia Spaziale Italiana e l\u2019Inaf giocano un ruolo primario.<\/p>\n

Per saperne di pi\u00f9:<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

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