La scoperta dell’accelerazione dell’espansione dell’universo
Gli astronomi hanno scoperto che l’espansione dell’universo sta accelerando, probabilmente a causa dell’energia oscura, come descritto nel modello Lambda CDM. Tuttavia, le incongruenze nelle misurazioni del tasso di espansione, note come la tensione di Hubble, stanno stimolando la ricerca di nuove teorie e modifiche ai modelli esistenti.
L’espansione dell’universo e la tensione di Hubble
Da decenni gli astronomi sanno che l’universo è in espansione. Quando utilizzano i telescopi per osservare galassie lontane, vedono che queste galassie si stanno allontanando dalla Terra. La lunghezza d’onda della luce emessa da una galassia è più lunga quanto più velocemente la galassia si allontana da noi. Più lontana è la galassia, più la sua luce si è spostata verso le lunghezze d’onda più lunghe sul lato rosso dello spettro, quindi più alto è il “redshift”.
Tempo e distanza nell’universo
Poiché la velocità della luce è finita, veloce, ma non infinitamente veloce, vedere qualcosa di lontano significa che stiamo guardando l’oggetto come appariva nel passato. Con galassie lontane ad alto redshift, stiamo vedendo la galassia quando l’universo era in uno stato più giovane. Quindi “alto redshift” corrisponde ai primi tempi dell’universo, e “basso redshift” corrisponde ai tempi più tardi dell’universo.
Accelerazione dell’espansione e energia oscura
Gli scienziati chiamano la fonte di questa accelerazione energia oscura. Non siamo del tutto sicuri di cosa guidi l’energia oscura o di come funzioni, ma pensiamo che il suo comportamento possa essere spiegato da una costante cosmologica, che è una proprietà dello spaziotempo che contribuisce all’espansione dell’universo.
Albert Einstein ha originariamente proposto questa costante – l’ha contrassegnata con una lambda nella sua teoria della relatività generale. Con una costante cosmologica, man mano che l’universo si espande, la densità energetica della costante cosmologica rimane la stessa.
Lambda CDM: Il modello standard di cosmologia
Attualmente, la teoria principale, o modello standard, di cosmologia è chiamata “Lambda CDM”. Lambda denota la costante cosmologica che descrive l’energia oscura, e CDM sta per materia oscura fredda. Questo modello descrive sia l’accelerazione dell’universo nelle sue fasi finali sia il tasso di espansione nei suoi primi giorni.
La tensione di Hubble
Negli ultimi anni, ho studiato modi per spiegare questa tensione di Hubble. La tensione potrebbe indicare che il modello Lambda CDM è incompleto e che i fisici dovrebbero modificare il loro modello, oppure potrebbe indicare che è il momento per i ricercatori di proporre nuove idee su come funziona l’universo. E le nuove idee sono sempre le cose più eccitanti per un fisico.
Esplorazione di nuovi modelli
Per studiare quali tipi di soluzioni potrebbero spiegare la tensione di Hubble, abbiamo sviluppato strumenti statistici che ci hanno permesso di testare la validità dell’intera classe di modelli che cambiano il tasso di espansione nell’universo tardivo. Questi strumenti statistici sono molto flessibili, e li abbiamo utilizzati per adattare o imitare diversi modelli che potrebbero potenzialmente adattarsi alle osservazioni del tasso di espansione dell’universo e potrebbero offrire una soluzione alla tensione di Hubble.
