Astronomia: la più grande mappa 3D del cosmo riscrive l’energia oscura

L’energia oscura che permea l’Universo provocandone l’espansione accelerata non sarebbe una costante come ipotizzato finora, ma potrebbe evolvere nel tempo in modi inaspettati: è quanto suggerisce la più grande mappa 3D del cosmo – con 13 milioni di galassie, 4 milioni di stelle e 1,6 milioni di quasar – realizzata grazie ai dati raccolti nei primi tre anni dell’esperimento internazionale DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), che comprende 900 ricercatori provenienti da 70 istituzioni di tutto il mondo. Alla collaborazione partecipa anche l’Università Statale di Milano con l’astrofisico Davide Bianchi, che ha svolto un ruolo chiave nello sviluppo degli strumenti statistici.

I nuovi dati sono contenuti in una serie di articoli che saranno condivisi sulla piattaforma arXiv e verranno presentati al Global Physics Summit dell’American Physical Society in California.

“Quello che stiamo osservando è profondamente affascinante“, afferma Alexie Leauthaud-Harnett, co-portavoce di DESI e docente presso l’Università della California a Santa Cruz. “È emozionante pensare che potremmo essere sull’orlo di una grande scoperta sull’energia oscura e sulla natura fondamentale del nostro Universo”.

Presi singolarmente, i dati di DESI sembrano in linea con il modello cosmologico standard Lambda-CDM (Lambda-Cold Dark Matter), dove l’energia oscura è rappresentata dalla costante cosmologica lambda, originariamente introdotta da Albert Einstein nelle sue equazioni della Relatività Generale ai primi del Novecento e poi rispolverata nel 1998 dopo la scoperta dell’accelerazione dell’espansione cosmica (premiata con il Nobel per la Fisica nel 2011). Se però i dati di DESI vengono incrociati con altre osservazioni complementari (come quelle della radiazione cosmica di fondo o delle supenovae lontane), emergono nuovi indizi che suggeriscono come l’impatto dell’energia oscura potrebbe indebolirsi nel tempo, rendendo più adatti altri modelli cosmologici.

“I dati indicano con sempre maggior consistenza che il contributo della costante cosmologica appare affievolirsi, suggerendo – conclude Bianchi – un modello di energia oscura variabile nel tempo”.

DESI traccia l’influenza dell’energia oscura studiando come la materia si diffonde nell’Universo. Gli eventi nell’Universo primordiale hanno lasciato sottili schemi nel modo in cui la materia è distribuita, una caratteristica chiamata Oscillazioni acustiche dei barioni (BAO). Quello schema BAO funge da righello standard, con le sue dimensioni in momenti diversi direttamente influenzate dal modo in cui l’Universo si stava espandendo. La misurazione del righello a diverse distanze mostra ai ricercatori la forza dell’energia oscura nel corso della storia. La precisione di DESI con questo approccio è la migliore al mondo.

Terreno fertile per la ricerca futura

La collaborazione inizierà presto a lavorare su analisi aggiuntive per estrarre ancora più informazioni dall’attuale set di dati e DESI continuerà a raccogliere dati. Altri esperimenti che saranno online nei prossimi anni forniranno anche set di dati complementari per analisi future.

“I nostri risultati sono un terreno fertile per i nostri colleghi teorici mentre esaminano modelli nuovi ed esistenti e siamo entusiasti di vedere cosa inventeranno“, ha affermato Michael Levi, direttore DESI e scienziato presso il Berkeley Lab. “Qualunque sia la natura dell’energia oscura, plasmerà il futuro del nostro Universo. È piuttosto notevole che possiamo guardare il cielo con i nostri telescopi e provare a rispondere a una delle più grandi domande che l’umanità si sia mai posta”.