L’universo potrebbe essere miliardi di anni più giovane

Nello scorso appuntamento abbiamo discusso della missione del rover Perseverance della Nasa il quale nei prossimi mesi cercherà su Marte segni di vita passata, oggi in questo articolo vedremo invece perchè l’universo potrebbe essere miliardi di anni più giovane.

Una nuova ricerca suggerisce che il Big Bang che ha dato vita al cosmo si è verificato 12,5 miliardi di anni fa.

Universo miliardi di anni più giovane: Panoramica

Tutti abbiamo perso la cognizione del tempo in un punto o nell’altro, ma gli astronomi fanno davvero il possibile. Recenti studi dimostrano che potrebbero aver sopravvalutato l’età dell’universo di oltre un miliardo di anni – una realizzazione sorprendente che li sta costringendo a ripensare a molte parti della storia scientifica di come siamo passati dal Big Bang ad oggi.

Il tempo perduto è particolarmente preoccupante perché, in un universo pieno di misteri, la sua età è stata vista come una delle poche quasi certezze. Entro il 2013, le misurazioni dettagliate delle radiazioni cosmiche del telescopio spaziale europeo Planck sembravano aver dato la risposta finale: 13,8 miliardi di anni.

Tutto ciò che restava da fare era verificare quel numero usando osservazioni indipendenti di stelle luminose in altre galassie.

Poi è arrivata una svolta inaspettata di eventi.

Alcuni team, tra cui uno guidata dal premio Nobel Adam Riess dello Space Telescope Science Institute di Baltimora, hanno deciso di fare queste osservazioni. Invece di confermare le misurazioni di Planck, hanno iniziato a ottenere un risultato nettamente diverso.

“Stava arrivando al punto in cui diciamo: ‘Aspetta un secondo, non stiamo superando questo test – stiamo fallendo il test!‘”, Afferma Riess, co-autore di un nuovo articolo sulla ricerca da pubblicare nell’Astrophysical Journal.

Stima che i suoi risultati, presi al valore nominale, indicano un universo che ha solo 12,5 miliardi di anni.

Inizialmente, il presupposto comune era che Riess e gli altri osservatori di galassie avessero commesso un errore. Ma mentre le loro osservazioni continuavano ad arrivare, i risultati non si mossero. La nuova analisi dei dati di Planck non ha mostrato alcun problema.

Se tutti i numeri sono corretti, il problema deve essere più approfondito. Deve trovarsi nella nostra interpretazione di quei numeri, cioè nei nostri modelli fondamentali di come funziona l’universo. “La discrepanza suggerisce che c’è qualcosa nel modello cosmologico che non stiamo capendo bene”, afferma Riess. Che cosa potrebbe essere, nessuno lo sa.

Scoperta dell’alba dei tempi

L’attuale discrepanza risale al 1929, quando l’astronomo Edwin Hubble scoprì che le galassie fuggivano dalla Terra in tutte le direzioni. Più scioccante, Hubble ha scoperto che più lontane sono le galassie, più velocemente si allontanano. Questo modello significa che stanno fuggendo anche gli uni dagli altri. “L’unico modo in cui tutto ciò può essere vero è se lo spazio si sta espandendo“, afferma Riess.

Se l’idea di un universo in espansione vi sembra bizzarra, benvenuti nel club.

“Anche per me è ancora strano“, afferma Riess. “Ma è quello che mostrano tutti i dati, ed è quello che prevede la nostra teoria.” Persino Hubble non ha mai accettato completamente le implicazioni del proprio lavoro.

Un universo in espansione implica che l’universo ha un’età definita, perché si può ripercorrere l’azione in un momento in cui tutto il cosmo era accumulato assieme in uno stato estremamente denso e caldo: quello che chiamiamo Big Bang.

“Questo è un altro concetto difficile per le persone da mettere in testa“, ha detto il cosmologo dell’Università di Chicago Wendy Freedman, aggiungendo che il Big Bang non è esploso come una specie di bomba. “Il Big Bang è un’esplosione dello spazio, non nello spazio“, ha detto.

In altre parole, le galassie non volano via l’una dall’altra attraverso lo spazio. Lo spazio stesso si estende tra di loro, ed è stato sin dal Big Bang. Quindi non ha senso chiedere dove si è verificato il Big Bang. È successo dappertutto. Come dice Freedman, “Non c’è un centro o dei margini dell’esplosione“.

Ma nell’universo in espansione, c’è un inizio del tempo – almeno, il tempo come lo conosciamo. Misurando la velocità con cui le galassie si stanno allontanando, gli astronomi hanno capito che potevano capire il momento in cui il cosmo ha battuto le palpebre ed è nato. Tutto quello che dovevano fare è capire come ottenere esattamente le loro misurazioni galattiche.

Cronometrare il cosmo

Freedman ha lavorato su questo problema per oltre tre decenni, molto più a lungo di quanto si aspettasse. “Questa è una sfida incredibile“, afferma. “Immaginate di effettuare misurazioni fino a centinaia di milioni di anni luce con una precisione dell’1%!”

Lo stesso Hubble ha superato la prova. I suoi calcoli originali implicavano un universo più giovane della Terra, perché aveva drasticamente sottovalutato le distanze rispetto ad altre galassie.

La difficoltà di fare osservazioni dirette su altre galassie è uno dei motivi per cui gli scienziati hanno creato il telescopio spaziale Planck. È stato progettato per rilevare le radiazioni rimaste dal Big Bang.

Lo schema di quella radiazione indica l’esatto stato fisico dell’universo primordiale, se sapete come decodificarlo. In linea di principio, quindi, le letture di Planck dovrebbero dirci tutto ciò che vogliamo sapere su cosa è fatto l’universo e quanti anni ha.

Planck è stato un successo clamoroso, appuntando numeri difficili sui misteriosi enigmi del cosmo. Indicava che il 26 percento dell’universo era costituito da materia oscura, materiale invisibile che aiuta a tenere insieme le galassie.

Ha anche confermato la scoperta a sorpresa che l’universo è dominato dall’energia oscura, una forza sconosciuta che permea tutto lo spazio vuoto. (Il rilevamento dell’energia oscura è ciò che ha consentito a Riess di vincere un premio Nobel 2011 condiviso.)

La probabile conseguenza di queste scoperte è che l’universo continuerà ad espandersi per sempre, sempre più velocemente, in un’oscurità sempre più profonda. È un pensiero scomodo, su cui Riess preferirebbe non soffermarsi: “La scala dei tempi è così oltre quella dell’umanità, non ci penso in termini umani“.

Planck alla fine ha completato il lavoro iniziato da Hubble, determinando la velocità con cui l’universo si sta espandendo e da quanto tempo è in circolazione. O almeno così sembrava.

Universo più giovane –> manca qualcosa di importante

Fortunatamente, Freedman e Riess e i loro colleghi non hanno rinunciato al loro approccio alternativo per determinare l’età dell’universo. Hanno continuato a migliorare le loro osservazioni e ora si stanno avvicinando a quell’ambizioso obiettivo con una precisione dell’1%. Il che ci porta all’attuale controversia, quella che gli scienziati chiamano educatamente “la tensione”.

Gli ultimi studi sulla galassia indicano un tasso di espansione circa il 9 percento più veloce della risposta di Planck. Potrebbe non sembrare un disaccordo, ma nel corso della storia cosmica si aggiunge a quel miliardo di anni di tempo perso.

Date le poste in gioco, tutti i soggetti coinvolti stanno verificando e ricontrollando i loro risultati per possibili fonti di errore. Sempre più, tuttavia, sembra che il problema non risieda nelle osservazioni ma nelle teorie della cosmologia che le sostengono. Se tali teorie sono errate o incomplete, anche l’interpretazione delle letture di Planck sarà imperfetta.

“Attualmente non esiste una storia coerente che funzioni per tutti i nostri dati cosmologici“, afferma l’astrofisico Jo Dunkley dell’Università di Princeton, che ha analizzato a fondo i risultati di Planck. “Ciò significa che c’è un lavoro affascinante da fare, per vedere se c’è qualcosa là fuori che può spiegarlo tutto.”

La “tensione” ricorda agli scienziati quanto ancora non capiscono delle leggi di base della natura. Dunkley indica le particelle spettrali note come neutrini, che sono estremamente abbondanti nello spazio.

“Misuriamo i neutrini in laboratorio e li inseriamo nel nostro modello cosmologico supponendo che si stiano comportando esattamente come ci aspettiamo, ma semplicemente non sappiamo se sia vero”, afferma. “Non troverei sorprendente se la materia oscura si rivelasse più complicata di quanto pensiamo anche noi.”

Universo più giovane –> qualcosa ancora da scoprire

Poi c’è l’enigma dell’energia oscura. “Non abbiamo buone idee per quello che è. Forse ci sono anche elementi completamente mancanti dal lato del modello, ancora da scoprire”, afferma Freedman. I teorici non mancano di idee: nuovi tipi di energia oscura, nuovi campi, nuove particelle.

Capire quale spiegazione è corretta, se presente, richiederà un altro grande miglioramento nel modo in cui misuriamo ciò che l’universo sta effettivamente facendo. Freedman non è timido sulla grandezza della nostra ignoranza: “La domanda è: cosa dobbiamo ancora imparare? Mi piacerebbe tornare tra cento o mille anni e scoprirlo!”

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