Le ultime scoperte del Dark Energy Survey aiutano a confermare gran parte di ciò che già sapevamo sull’universo, ma introducono una novità sorprendente.
di Neel V. Patel
Cercare di descrivere la materia oscura è come parlare di un fantasma. Si può vedere solo quello intorno a cui si muove. E l’unica spiegazione è una forza invisibile che non si può osservare, misurare o con cui non si è in grado di interagire direttamente. Sappiamo che la materia oscura esiste perché possiamo osservare i suoi effetti su tutte le cose che vorticano nell’universo.
Gli scienziati stimano che circa il 27 per cento dell’universo sia costituito da materia oscura (il 68 per cento è energia oscura e l’ultimo 5 per cento è materia ed energia ordinaria). Le domande che risuonano nella mente di tutti sono: dove si trova esattamente tutta questa materia sfuggente? E come si distribuisce nell’universo?
Un progetto internazionale di oltre 400 scienziati chiamato Dark Energy Survey sta lavorando per dare una risposta. Ha appena rilasciato la mappa più grande e dettagliata della materia oscura nell’universo, con alcune scoperte inaspettate che non si allineano ancora perfettamente con le idee della fisica che risalgono ad Albert Einstein e alla sua teoria della relatività generale.
Il DES è uno sforzo per visualizzare quante più galassie possibili come proxy per mappare la materia oscura, il che è possibile perché la gravità gioca un ruolo importante nel governare la distribuzione di queste galassie. Da agosto 2013 a gennaio 2019, decine e decine di scienziati si sono riuniti per utilizzare il telescopio Victor M. Blanco di quattro metri in Cile per osservare il cielo nel vicino infrarosso.
Ci sono due modi per creare la mappa. Il primo è semplicemente osservare la posizione e la distribuzione delle galassie nell’universo. Questa disposizione indica agli scienziati dove si trovano le maggiori concentrazioni di materia oscura. Il secondo è osservare la lente gravitazionale, un fenomeno in cui la luce emessa dalle galassie viene stirata gravitazionalmente dalla materia oscura mentre si muove nello spazio.
L’effetto è simile a guardare attraverso una lente d’ingrandimento. Gli scienziati usano la lente gravitazionale per dedurre quanto spazio reale occupi la materia oscura. Più distorta è la luce, più ingombrante è la materia oscura.
Gli ultimi risultati tengono conto dei primi tre anni di dati DES, contando più di 226 milioni di galassie osservate in 345 notti. “Ora siamo in grado di mappare la materia oscura su un quarto dell’emisfero australe”, afferma Niall Jeffrey, ricercatore dell’University College di Londra e dell’École Normale Supérieure di Parigi, uno dei responsabili del progetto DES.
In generale, i dati si allineano con il cosiddetto Modello Standard della Cosmologia, che postula che l’universo sia stato creato dal Big Bang e che il suo contenuto totale di energia di massa sia composto per il 95 per cento da materia oscura ed energia oscura. E la nuova mappa ha fornito agli scienziati uno sguardo più dettagliato su alcune vaste strutture di materia oscura dell’universo che altrimenti rimarrebbero invisibili per noi. I punti più luminosi sulla mappa rappresentano le più alte concentrazioni di materia oscura e formano ammassi e aloni attorno a vuoti di densità molto bassa.
Ma alcuni risultati sono stati sorprendenti. “Abbiamo trovato indizi che l’universo è più liscio del previsto”, afferma Jeffrey. “Indicazioni simili sono venute fuori anche da altri esperimenti con lenti gravitazionali”. Questo non è quanto previsto dalla relatività generale, che suggerisce che la materia oscura dovrebbe essere più agglomerata e distribuita in modo meno uniforme.
In uno dei trenta articoli pubblicati, gli autori scrivono che “sebbene le prove non siano affatto definitive, forse stiamo iniziando a vedere nuove prospettive dal punto di vista della fisica”. Per i cosmologi, “ciò significherebbe un possibile cambiamento delle leggi di gravità descritte da Einstein”, afferma Jeffrey.
Sebbene le implicazioni siano enormi, la cautela è fondamentale, perché in realtà sappiamo ancora molto poco della materia oscura (qualcosa che dobbiamo ancora osservare direttamente). Per esempio, Jeffrey osserva che “se le galassie vicine si allineano in un modo strano a causa dell’astrofisica complessa, i risultati delle nostre lenti sarebbero fuorviati”.
In altre parole, potrebbero benissimo esserci alcune spiegazioni esotiche per i risultati, che potrebbero renderli compatibili con la relatività generale. Sarebbe un enorme sollievo per qualsiasi astrofisico la cui intera opera di una vita si basa sul fatto che Einstein abbia ragione. E non dimentichiamo: la relatività generale ha resistito straordinariamente bene a ogni altro test a cui è stata sottoposta nel corso degli anni.
I risultati stanno già facendo scalpore e molti altri dati del DES sono in arrivo. “Gli astronomi stanno già utilizzando queste mappe per studiare le strutture della rete cosmica e comprendere meglio la connessione tra le galassie e la materia oscura”, afferma Jeffrey. Potremmo non dover aspettare troppo a lungo per scoprire se la nostra comprensione dell’universo ha bisogno di una riscrittura.
(rp)
