Ecco perché l'universo si sta espandendo più velocemente del previsto

L'universo si sta allargando molto più rapidamente di quanto previsto dalle attuali teorie sulla sua nascita ed evoluzione.

A confermarlo sono le osservazioni fatte dal telescopio spaziale Hubble, che mostrano come la sua velocità di espansione, misurata come l'aumento di distanza tra le galassie nel tempo, sia quasi del dieci per cento superiore al valore fino ad oggi calcolato dai fisici.

Che ora si trovano di fronte a un mistero, la cui soluzione potrebbe rivoluzionare non solo l'attuale teoria cosmologica, che spiega tutti i fenomeni legati alla materia inclusa nell'universo, ma anche gli stessi piloni portanti delle leggi fisiche fondamentali.

Per capire meglio la portata di questa scoperta, pubblicata sull'Astrophysical Journal, facciamo però un passo indietro a circa 14 miliardi di anni fa, quando il mondo in cui viviamo e tutto ciò che lo circonda ebbe inizio.

La nascita del tutto

Secondo la teoria del Big Bang (il ?grande botto?), l'intera materia e radiazione che compongono l'universo attualmente visibile si trovava condensata in un unico punto microscopico, una singolarità spaziale dove non vigeva alcuna legge fisica, che esplose violentemente dando così origine al cosmo.

Sintetizzando al massimo: da quel puntino infinitamente piccolo, dopo il Big Bang, l'universo ha iniziato a espandersi in maniera esponenziale, mentre nascevano le particelle subatomiche e la luce, mischiate in un guazzabuglio primordiale incandescente.

Dopo trecentomila anni cominciarono a formarsi i primi atomi che poi si aggregarono a fino a diventare stelle e galassie e da quel momento l'universo iniziò a raffreddarsi e ad allargarsi un po' meno rapidamente, ma in modo costante.

L'eco di questo evento è ancora osservabile nella cosiddetta radiazione di fondo, un fascio di microonde che permea tutto il cosmo e che è stata misurata con accuratezza dal stellite Plank negli ultimi anni: dai dati gli scienziati hanno potuto confermare, nel 2013, la validità della teoria del Big Bang e calcolare la precisa velocità di espansione dell'universo.

Perlomeno: quella che, finora, gli astrofisici ritenevano essere esatta.

Le osservazioni del telescopio spaziale

Negli ultimi sei anni, astronomi del Space Telescope Science Institute (STSCI) e della Johns Hopkins University di Baltimora hanno però dato un'occhiata a particolari stelle, le cefeidi, disseminate in tutte le galassie, e che hanno una particolarità: l'astronoma Henrietta Leavitt, più un secolo fa, scoprì infatti che variano di brillantezza in modo periodico e questo fenomeno permette di calcolare la loro luminosità assoluta.

Possono quindi essere usate come punto di riferimento per misurare in maniera precisa le immense distanze tra le galassie che le contengono: la luminosità di qualsiasi oggetto, stelle comprese, diminuisce secondo una semplice relazione aritmetica man mano che ci si allontana dalla sorgente di luce.

In questo modo, grazie alle nuove osservazioni sulle cefeidi, il team guidato da Adam Riess, che nel 1998 aveva ricevuto il Nobel proprio per i suoi studi sull'espansione dell'universo, ha ricavato la misura più precisa mai ottenuta della velocità con cui lo spazio si allarga.

Che si discosta di un decimo da quella precedentemente rilevata grazie alle osservazioni degli strumenti di Plank. Può sembrare poco, ma nell'ambito cosmologico anche una discrepanza così piccola, del 10%, implica la disgregazione di tutte le teorie costruite finora per cercare di dare una risposta al più arcano di tutti i misteri: come funziona l'universo.

Ma in definitiva, con che velocità allora l'universo si ingrandisce?

La violazione della costante di Hubble

Noi non ce ne rendiamo conto, però la distanza tra ogni atomo, tra ogni particella che lo compone, tra ogni oggetto che vediamo è in continuo aumento.

Una penna posata sulla scrivania in questo momento si sta spostando, in modo impercettibile, dal portamatite e da qualsiasi altra cosa accanto.

Perché l'intero universo è come un palloncino che si sta gonfiando: disegnateci sopra dei puntini e vedrete la loro distanza reciproca aumentare sempre più.

Ma questo fenomeno si può apprezzare solo su grande scala, come per esempio nell'allontanamento tra galassie: alla fine degli anni venti l'astronomo Edwin Hubble (a cui è stato dedicato l'omonimo telescopio) riuscì a stabilire che l'universo si espande secondo una costante, che porta anch'essa il suo nome.

I risultati delle osservazioni del stellite Plank indicano che la costante di Hubble dovrebbe essere 67 chilometri al secondo ogni 3,3 milioni di anni luce.

Significa che le galassie sperdute nei più remoti anfratti cosmici si muovono da noi 67 chilometri al secondo più velocemente per ogni 3,3 anni luce di distanza.

Invece Adam Riess e colleghi hanno misurato un valore diverso: 73 al posto di 67. Un bel guaio, perché secondo la teoria standard la costante di Hubble non dovrebbe essere maggiore di 69.

?La comunità scientifica è davvero in difficoltà nel capire il perché di questa differenza? ammette lo stesso premio Nobel. E i dati sono assolutamente esatti: l'accuratezza sulla distanza delle cefeidi non lascia margine ad alcun dubbio.

Le implicazioni della scoperta

Al momento gli astrofisici non hanno proprio idea di come risolvere la bega. Propongono due scenari per dare una soluzione a quanto osservato, senza però prediligerne uno in particolare.

Le spiegazioni sono tutte collegate a quel 95 per cento di universo che secondo i fisici non riusciamo a vedere: Il primo prevede l'intervento della materia oscura, una misteriosa presenza di cui osserviamo solo gli effetti di attrazione gravitazionale su stelle e galassie.

Un'altra ipotesi è che esista una nuova particella che interagisce solo con la forza di gravità, chiamata per questa ragione ?neutrino sterile?.

Ad ogni modo, qualsiasi sia la spiegazione del fenomeno, i nuovi dati di Hubble costringono gli scienziati a rivedere drasticamente i modelli teorici finora elaborati per descrivere la fisica dell'universo.