Forse l’espansione dell’universo non è uniforme

Edwin Hubble, grande astronomo del 900′, scoprì per primo nel 1929 che la maggior parte dei corpi  allora visibili in una notte stellata mediante un potente telescopio, possedevano uno spettro di emissione atomico anomalo,  spostato verso il rosso, uno spostamento verso le basse energie crescente con la distanza tipico dei corpi in rapido allontanamento. Secondo le osservazioni di Hubble, i corpi delle galassie esterne estranei alla nostra galassia si allontanavano dall’osservatore con una velocità di recessione apparente crescente con la distanza. Un velocità proporzionale alla distanza mediante una costante, ora chiamata costante di Hubble, ovvero, più lontano è  il corpo, più marcato è lo spostamento verso il rosso, più grande è la velocità di recessione, ma non proprio un vero spostamento, una specie di effetto Doppler generato da un moto apparente delle galassie esterne alla via Lattea, cioè ogni riga dello spettro degli atomi stellari, in abbondanza idrogeno, si trova spostata dalla posizione in cui dovrebbe essere, dimostrando un allontanamento almeno apparente del corpo osservato rispetto all’osservatore in funzione della distanza. Il fenomeno, studiato per decenni, ha portato a quella che fu poi chiamata la teoria del Big Bang, oggi molto diversa dalla sua forma originale in cui si assume che l’universo si espanda a partire da una singolarità iniziale dilatando gli spazi fra le galassie un po’ come accadrebbe a due punti disposti sulla superficie di un palloncino quando si soffia gonfiandolo. Gli astronomi, gli astrofisici e i cosmologi hanno perciò basato molte delle loro ricerche sull’assunto che l’Universo si stia espandendo allo stesso ritmo in tutte le direzioni, proprio come farebbero i punti di un palloncino gonfiato, in quanto non c’è in linea di principio alcuna ragione per cui debba accadere diversamente.

Un nuovo studio basato sui dati di XMM-Newton dell’ESA, Chandra della NASA e degli osservatori a raggi X ROSAT a guida tedesca, suggerisce però che questa premessa chiave della cosmologia potrebbe essere sbagliata, o meglio, non del tutto corretta. Infatti dall’analisi della distribuzione delle galassie e della materia, sembrerebbe venire meno il presupposto di isotropia che è alla base dell’espansione uniforme dell’universo. L’animazione video del cielo visto dal satellite Gaia dell’ESA che sta mappando più di un miliardo di stelle nella nostra galassia, mostra nel sistema di coordinate galattiche, con al centro della mappa la Via Lattea dove risiedono la maggior parte delle stelle una particolare anomalia.

Infatti, molto più lontano dalla Via Lattea, l’animazione mostra centinaia di ammassi di galassie, che sono le più grandi strutture dell’Universo legate insieme dalla gravità, comprendenti centinaia di galassie ciascuna e quantità ancora maggiori di gas caldo e materia invisibile. Il campione di ammassi di galassie utilizzato in questo studio è stato selezionato per evitare l’area vicina al piano galattico che disturberebbe le misure extragalattiche, in quanto la grande densità di stelle e gas in primo piano blocca la vista degli ammassi sullo sfondo. Le misure di temperatura dei raggi X emessi da centinaia di ammassi di galassie confrontate con le luminosità ottiche degli ammassi stessi hanno mostrato che ammassi alla stessa temperatura situati a distanze simili in differenti direzioni, appaiono, in alcuni casi, meno luminosi del previsto, ovvero in certe direzioni del cielo rispetto ad altre gli ammassi galattici tipicamente uguali mostrano una diversa luminosità.

L’animazione mostra alla fine una mappa del tasso stimato di espansione dell’Universo studiato nelle in diverse direzioni proprio sulla base dei dati raccolti tramite l’osservazione degli ammassi di galassie. La velocità di espansione dell’Universo, indicata in termini della costante di Hubble che determina il tasso costante di espansione dell’ìuniverso è mostrata in diversi colori, con tonalità viola che indicano una velocità inferiore e tonalità arancioni e gialle che indicano progressivamente velocità maggiori. La direzione nel cielo in cui gli ammassi di galassie sono apparsi meno luminosi è rappresentata dalla regione mostrata in viola. Se queste osservazioni venissero confermate, potrebbe crollare l’ipotesi dell’isotropia, che presuppone che l’Universo abbia le stesse proprietà in ogni direzione su larga scala. Questo effetto di irregolarità sull’espansione cosmica potrebbe essere causato da fenomeni ancora sconosciuti attribuibili alla presenza della cosiddetta energia oscura, un fenomeno non ancora compreso che porterebbe l’universo a crescere in modo disuniforme, un po’ quel che accade ad una schiuma di bolle in base alla dimensione locale delle bolle variabile in funzione della quantità d’aria che le gonfia. In questa metafora l’aria sarebbe l’energia oscura, in grado di accelerare e frenare l’espansione dell’universo.