Avevo intenzione di scrivere solo due righe su una vecchia news...
Più tardi, mentre stavo discutendo di problemi cosmologici con Einstein, egli osservò che l'introduzione del termine cosmologico fu il più grande abbaglio della sua vita.
La prima volta che ho avuto un
incontro ravvicinato con
una quinta forza è stato a fine settembre 2011 per un seminario di
Valeria Pettorino,
Interactions in the dark sector: impact on CMB and large scale structure, presso l’Osservatorio Astronomico di Brera. Il modello che la ricercatrice venne a raccontare è semplicemente uno dei tanti che si propone di risolvere il principale dilemma cosmico della nostra epoca: l'esistenza e la natura di materia ed energia oscure.
Un nuovo paradigma cosmico
L'idea che nel cosmo ci fosse più di quel che si vede era nota da tempo: da un lato i calcoli sui buchi neri realizzati da
Karl Schwarzschild e
Johannes Droste, allievo di
Hendrik Lorentz, che prevedevano all’interno della relatività generale di
Albert Einstein l'esistenza di una singolarità gravitazionale, ovvero un punto (o una regione) con una densità di massa così alta da generare una curvatura dello spaziotempo tanto grande da impedire persino alla luce di sfuggire alla sua attrazione. Dall'altro, invece, le osservazioni che spinsero
Fritz Zwicky a proporre il concetto di materia oscura.
Le prime forti evidenze dell’esistenza di materia oscura giunsero con lo studio delle proprietà delle galassie, in particolare della loro velocità di rotazione, che da un certo punto in poi invece di decrescere come previsto, restava costante. Tale osservazione era spiegabile solo introducendo una quantità di massa non visibile all'interno della galassia, stimata da
Vera Rubin in all'incirca 6 volte maggiore della massa visibile.
Altre misure che permettono di verificare l’esistenza della materia oscura sono quelle sulla velocità di dispersione delle galassie, misure gneriche sugli ammassi di galassie e l’utilizzo della lente gravitazionale, lo studio della radiazione cosmica di fondo e, tra gli altri, le importanti osservazioni sulle supernove di tipo Ia. Il primo studio che si occupò in maniera estensiva di questa classe di stelle, associandole a un processo di espansione accelerata dell'universo, venne pubblicato dal
High-Z Supernova Search Team nel 1988 cui fece seguito, l'anno dopo, l'articolo del
Supernova Cosmology Project, che ne confermava i risultati. L'effetto di tale scoperta, che implicava l'esistenza di un nuovo tipo di energia, chiamata per analogia energia oscura, fu l'assegnazione nel 2011 del Premio Nobel per la fisica a
Saul Perlmutter,
Brian Schmidt e
Adam Riess.
La supernova di Keplero
La spiegazione più semplice per l'esistenza dell'energia oscura è nell'introdurre nuovamente nella relatività generale la costante cosmologica, che Einstein aveva inserito nella prima versione dell'equazione della relatività immaginando un universo statico e successivamente cancellato non appena venne a conoscenza delle soluzioni di
Alexander Friedmann, che prevedevano un universo in espansione, cosa per altro osservata da
Edwin Hubble. Il modello così prodotto è oggi noto come $\Lambda$-CDM, dove $\Lambda$ è la costante cosmologica. Quest'ultima è l'espressione di una presione negativa che contrasta quella generata dalla gravità prodotta dal contenuto in massa dell'universo.
Di idee alternative a questo modello ne sono state prodotte molte (d'altra parte la fantasia dei fisici teorici non ha limiti!), e una di queste è il così detto
modello della quintessenza cosmica.