Einstein vince ancora: la Relatività Generale confermata su scala cosmologica

Oggi su Nature Astronomy uno studio delle Università di Milano e Durham ribadisce la validità della teoria della relatività generale anche su scala cosmologica: l’energia oscura si conferma una presenza necessaria per spiegare il comportamento del nostro Universo

L’ anno 1998 rappresenta lo spartiacque tra due differenti visioni dell’universo.

La prima era caratterizzata dal presupposto che il cosmo fosse costituito da materia (visibile ed oscura) e radiazione elettromagnetica. In base a questa premessa, utilizzando la teoria della relatività di Einstein si può predire matematicamente l’evoluzione dell’universo e, in particolare, la velocità alla quale si espande, in base alle varie componenti che contribuiscono alla densità di energia presente in un dato momento. Il fenomeno dell’espansione cosmica fu scoperto per la prima volta dall’ astronomo Georges Edouard Lemaître ed enunciato da Edwin Hubble. L’ universo è in espansione è l’ entità di questo fenomeno fa sì che tanto maggiore è la distanza tra due galassie, tanto più alta sia la loro velocità di allontanamento reciproco

In base a questo iniziale contesto di materia ed energia la relatività predisse una decelerazione dell’ espansione cosmica.

Ma nel 1998 osservazioni di esplosioni di supernove (che valsero un premio Nobel nel 2011) mostrarono che l’espansione dell’universo non decelera bensì, sorprendentemente, accelera. Questo fenomeno non trova spiegazione in un universo descritto matematicamente dalla relatività generale e composto unicamente da radiazione e materia.

Si proposero quindi altre ipotesi.

I cosmologi introdussero allora la nozione di energia oscura per indicare una componente di energia di cui, pur rappresentando il 70 per cento dell’energia dell’universo, non sappiamo praticamente nulla: essa venne supposta per spiegare l’attuale accelerazione nell’espansione dell’universo.

Ed è in questo contesto che si inserisce una scoperta importantissima che conferma, ancora una volta, la validità del modello di universo descritta dalla teoria della relatività, che passa nuovamente indenne attraverso un importante test di smentita.

“Comprendere perché l’espansione dell’Universo stia oggi accelerando è probabilmente la domanda più affascinante della cosmologia moderna”. Ad affermarlo è Luigi Guzzo, professore ordinario di cosmologia dell’Università Statale di Milano (e ricercatore associato dell’INAF e INFN) e co-autore di un articolo che esce oggi su Nature Astronomy. La ricerca va a testare le due possibili origini dell’accelerazione: nello scenario standard questa richiede l’aggiunta della cosiddetta energia oscura nelle equazioni di Einstein, ma in una visione più ampia potrebbe indicare una possibile incompletezza della teoria della Relatività Generale, più precisamente di un “difetto” nella sua applicazione su scala cosmologica.

Usando un approccio innovativo che ha utilizzato dati sperimentali e simulazioni numeriche, ricercatori dell’Università degli Studi di Milano e della Durham University (UK) hanno dimostrato che una modifica anche piccola delle equazioni della Relatività Generale porterebbe ad un Universo in cui le galassie si ammassano e si muovono in modo molto diverso dall’Universo reale. Lo studio rende poco plausibile l’ipotesi che l’accelerazione dell’espansione dell’Universo scoperta nel 1998 sia dovuta ad un’incompletezza della teoria di Einstein. Questo ribadisce nel contempo la presenza della misteriosa energia oscura, necessaria a “spingere” l’Universo.

Stefano Bossi