Quando alziamo gli occhi verso il cielo notturno, l’impressione di osservare un’immensità senza tempo è quasi palpabile. Le stelle brillano come hanno fatto per miliardi di anni, dando l’illusione che l’universo sia eterno. Tuttavia, una nuova ricerca suggerisce che la realtà potrebbe essere ben diversa: l’universo potrebbe non espandersi all’infinito, ma potrebbe, invece, collassare su se stesso, portando a un drammatico “big crunch” tra circa 20 miliardi di anni. Lo studio, pubblicato nel Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, è stato condotto da un team di ricercatori provenienti dalla Cornell University, dal Donostia International Physics Center in Spagna e dal Tsung-Dao Lee Institute di Shanghai. I ricercatori propongono che una forma esotica di energia oscura, conosciuta come “assione ultraleggero”, combinata con una costante cosmologica negativa, possa determinare il destino finale dell’universo.
Lo studio dei ricercatori
I ricercatori hanno analizzato i dati più recenti ottenuti dal Dark Energy Survey (DES) e dal Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), suggerendo che l’universo abbia una vita cosmica sorprendentemente limitata, circa il doppio degli anni che sono già passati dal Big Bang. “Per venti anni, si è pensato che la costante cosmologica fosse positiva e che l’universo si espandesse all’infinito”, ha affermato il professor Henry Tye della Cornell University. “I nuovi dati sembrano indicare che la costante cosmologica sia negativa, e che l’universo finirà con un grande collasso”.
Dal 1998, i cosmologi sanno che l’espansione dell’universo sta accelerando, grazie a una misteriosa forza chiamata energia oscura. Il modello più semplice, noto come ΛCDM, assume una costante cosmologica positiva (Λ) e prevede una continua espansione. Tuttavia, le misurazioni ad alta precisione di DES e DESI hanno messo in discussione questa visione, suggerendo che l’equazione di stato dell’energia oscura potrebbe essere molto diversa da quella attesa.
Il modello
Il modello proposto nello studio, chiamato “energia oscura da assioni” (aDE), combina una costante cosmologica negativa con un campo di assioni ultraleggeri, una particella ipotetica spesso citata nella teoria delle stringhe. Questo modello è in grado di spiegare i risultati ottenuti da DES e DESI meglio rispetto al tradizionale modello ΛCDM. In particolare, suggerisce che l’espansione dell’universo si fermerà e poi si invertirà.
“Con i migliori valori di adattamento dei parametri del modello, troviamo che la durata dell’universo è di 33,3 miliardi di anni; ciò significa che l’universo finirà tra circa 20 miliardi di anni”, spiegano i ricercatori. Questo calcolo prevede che la contrazione inizi circa 11 miliardi di anni da oggi, con una fase finale di “big crunch” che durerà circa un quarto della vita residua dell’universo.
I ricercatori sottolineano che i dati di DESI nell’emisfero nord e i risultati di DES nell’emisfero sud convergono a un livello di 4,2 sigma su w ≠ −1, un risultato forte ma ancora al di sotto della certezza di 5 sigma, standard in fisica: il modello aDE potrebbe sostituire il ΛCDM come il nuovo modello cosmologico di riferimento.
Nel modello aDE, l’assione si comporta in modo diverso a seconda dell’epoca cosmica. Nell’universo primordiale, l’assione è praticamente congelato, simulando una costante cosmologica. In seguito, quando il parametro di Hubble scende al di sotto della massa dell’assione, il campo “scivola” giù nel suo potenziale, trasformando l’energia del vuoto in densità di energia simile alla materia. Questo cambiamento sposta l’equazione di stato dell’energia oscura sopra −1, in linea con le osservazioni di DESI.
Tuttavia, il vero colpo di scena arriva dalla costante cosmologica negativa. Secondo il modello, una volta che il fattore di scala raggiunge il suo valore massimo, previsto a = 1,69, il parametro di Hubble attraversa lo zero e diventa negativo, segnando l’inizio del “big crunch”. L’universo accelererà il suo collasso, mentre la materia e la radiazione si comprimeranno, probabilmente scatenando un’epoca di fusioni di buchi neri prima che tutta la materia collassi in una singolarità.
Al momento, il modello aDE rimane una proposta ipotetica, ma con un supporto statistico intrigante. Gli autori riconoscono la necessità di raccogliere ulteriori dati per testare e confermare le loro ipotesi. “È cruciale che le osservazioni di DES/DESI vengano confermate e che il modello aDE venga rigorosamente testato”, affermano i ricercatori, sottolineando che diversi progetti futuri potrebbero fornire misure più precise per chiarire la natura dell’energia oscura.
Questo studio non solo potrebbe cambiare le nostre conoscenze sulla fine dell’universo, ma potrebbe anche avere implicazioni più profonde per la teoria delle stringhe, che suggerisce che vuoti stabili con costante cosmologica positiva siano difficili da ottenere, mentre quelli con una costante negativa sono più naturali. In questo senso, il modello aDE si inserisce nell’immagine del “paesaggio delle stringhe”, in cui il nostro universo potrebbe semplicemente dirigersi verso uno stato più generico.
Il futuro dell’universo è, per ora, ancora un mistero. Tuttavia, se il modello aDE verrà confermato, la nostra visione dell’universo cambierà profondamente, rivelando una fine non come un lento spegnersi nell’oscurità, ma come un enorme, catastrofico collasso verso le condizioni primordiali del Big Bang.
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