Scie stellari sopra il Telescopio Mayall in Arizona, che ospita lo Strumento Spettroscopico per l’Energia Oscura. L’energia oscura è una delle caratteristiche più misteriose del nostro universo: non sappiamo cosa sia, ma controlla come l’universo si sta espandendo, così come il suo destino finale. Ora, uno studio su milioni di oggetti celesti ha rivelato che potremmo averla interpretata in modo completamente sbagliato, con potenziali conseguenze drammatiche per il cosmo.
“Questo è il più grande indizio che abbiamo sulla natura dell’energia oscura nei circa 25 anni da quando l’abbiamo scoperta,” dice Adam Riess della Johns Hopkins University nel Maryland.
Il risultato proviene da tre anni di dati raccolti dallo Strumento Spettroscopico per l’Energia Oscura (DESI) in Arizona. Combinando questi dati con altre misurazioni, come le mappe della radiazione cosmica di fondo a microonde e le supernovae, il team DESI ha concluso che l’energia oscura potrebbe essere cambiata nel tempo, contraddicendo direttamente il modello standard della cosmologia, chiamato lambda-CDM.
“Questa è la frontiera della conoscenza umana,” dice Will Percival, membro del team DESI dell’Università di Waterloo in Canada. “Stiamo vedendo qualcosa di straordinario con l’intero universo.”
DESI è montato su un telescopio e funziona misurando il “red shift” della luce emessa dalle galassie lontane, o come le lunghezze d’onda di quella luce vengono allungate mentre viaggiano attraverso l’universo. Da questo, i ricercatori possono determinare quanto l’universo si sia espanso durante il viaggio della luce e calcolare come sta cambiando questa espansione. Finora, il team ha analizzato la luce di quasi 15 milioni di galassie e altri oggetti luminosi nel cielo.
Per decenni, i fisici hanno concordato che l’universo si sta espandendo a un tasso di accelerazione fisso, una costante cosmologica nota come lambda che è stata interpretata come la spinta dell’energia oscura. Ma nell’aprile 2024, le misurazioni di DESI hanno mostrato i primi indizi che l’universo potrebbe effettivamente accelerare meno rapidamente nel tempo, rendendo la costante cosmologica non così costante.
Riess, che non fa parte del team DESI, dice che all’epoca non era sicuro se il risultato sarebbe persistito con più dati. In realtà, è solo diventato più forte. “È molto eccitante per me che sembra che [il team] non abbia trovato alcun problema nell’analisi dopo un altro anno, e dopo aver aggiunto più dati. Se mai, il risultato è più significativo,” dice.
Detto questo, il risultato non raggiunge ancora il livello statistico “5 sigma” che i fisici usano convenzionalmente per segnare una scoperta come genuina, piuttosto che un’anomalia statistica. L’analisi attuale raggiunge al massimo 4,2 sigma, ma il membro del team Mustapha Ishak-Boushaki dell’Università del Texas a Dallas dice che il team crede che, man mano che DESI continua a raccogliere dati, il risultato dovrebbe raggiungere 5 sigma entro due anni. “Questo risultato sull’energia oscura è qualcosa che non ci aspettavamo di vedere nella nostra vita,” dice.
Una rassicurazione, dice Ishak-Boushaki, è che il risultato non si basa solo sui dati di DESI, ma anche su diversi altri sondaggi dell’universo. Riess paragona la situazione a uno sgabello a più gambe, dove rompere una gamba, o rimuovere un set di dati, non fa crollare completamente la conclusione.
Assumendo che le gambe tengano, l’universo potrebbe apparire molto diverso dalla nostra attuale immagine di esso. Se l’energia oscura continua a indebolirsi, l’universo potrebbe raggiungere uno stato in cui si espande a un tasso costante invece che sempre più velocemente, dice Ishak-Boushaki. Alcuni scenari drammatici diventano anche più plausibili, come il “big crunch”, dove il cosmo inizia a contrarsi invece di espandersi e alla fine collassa su se stesso, dice.
Il futuro esatto dell’universo rimane una questione aperta, e DESI non è l’unico strumento che i ricercatori stanno usando per rispondere. Riess cita diversi altri sondaggi dell’universo, come il Telescopio Spaziale Nancy Grace Roman della NASA e l’Osservatorio Vera Rubin in Cile, che sono progettati per aiutare a far luce sulla vera natura dell’energia oscura.
Mentre i modelli matematici per un universo con energia oscura variabile devono ancora recuperare queste osservazioni, Percival dice di aspettarsi che il lavoro teorico futuro aiuterà a progettare esperimenti ancora più avanzati che testeranno direttamente le nostre ipotesi su questa forza misteriosa.
“Per quanto riguarda i modelli teorici, il vaso di Pandora si è appena aperto. Eravamo bloccati con una costante cosmologica,” dice Ishak-Boushaki. “Non siamo più bloccati.”