Espansione dell’universo, energia oscura e AI. Cosa sta succedendo nel mondo

L’universo si espande, e la sua espansione accelera. Che si espande lo sappiamo da poco meno di un secolo, lo scoprì Edwin Hubble, e dall’espansione si arrivò al Big Bang. Ma solo dalla fine degli anni Novanta abbiamo scoperto che non solo si espande, ma la sua espansione accelera anziché diminuire.
A cosa è dovuta questa accelerazione? È sempre chiamata energia oscura, che non abbiamo mai saputo cos’è e costituisce più del 70% dell’Universo. Ora esce uno studio di un gruppo di scienziati neozelandesi che avrebbero risolto il problema, spiegandolo semplicemente con la gravità. Volevo commentare, ma ho pensato qui ci vuole un astrofisico con le palle. O meglio, una delle nostre più grandi astrofisiche, Patrizia Caraveo, che insieme al marito, il famoso (e purtroppo morto) Nanni Bignami, tra le altre cose scoprì una stella di neutroni chiamata Geminga, perché era così tanti anni che la osservano che i colleghi milanesi dicevano dicevano ghe minga, non c’è mica. Invece c’era eccome.
Tra l’altro Nanni era un mio amico come Patrizia, come anche della loro figlia, Giulia Bignami (con la quale ho scritto anche il mio ultimo romanzo), brillante chimica che fa la ricercatrice a Edimburgo e è anche un’eccezionale scrittrice. Una famiglia di geni insomma.
L’unico problema per Patrizia sono io, che una settimana sì e una no la chiamo per farle sempre la stessa domanda: ma c’è un limite nell’universo? E cosa si vede dall’ultimo pianeta dell’ultima galassia? Il nulla? Risposta: troppo complicato per spiegartelo. In ogni caso su questa questione dello studio neozelandese che tira fuori una soluzione a cui lavorano migliaia di fisici da un secolo mi sono rivolto a lei, e eviterò di farle la domanda sull’ultimo pianeta dell’ultima galassia sennò mi manda a quel paese, un paese fuori dalla Via Lattea.

Dunque Patrizia, è uscito questo studio dell'Università di Canterbury a Christchurch, in Nuova Zelanda, pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal AstronomicalSociety Letters, che risolverebbe uno dei più grandi enigmi astronomici degli ultimi cento anni, lo ritieni sensato?
È uno studio fuori dagli schemi classici che interpretano l’espansione dell’universo come una dilatazione dello spazio che avviene uniformemente in tutte le direzioni. In questo caso i ricercatori sostengono che l’Universo non si espande in modo uniforme ma piuttosto a “zone” che loro hanno cercato di identificare sfruttando le supenovae come candele standard, cioè un metodo classico per misurare la distanza delle galassie.
Le nuove prove supportano il modello “timescape” dell'espansione cosmica, che non ha bisogno di energia oscura perché lo scostamento dalle legge di espansione di Hubble non è il risultato di un Universo in accelerazione, ma piuttosto una conseguenza del modo in cui calibriamo il tempo e la distanza. Quello che sostengono è che il tempo scorre diversamente all’interno delle galassie, dove c’è massa, che nel vuoto cosmico.
Sono convinti che i dati a loro disposizione siano in accordo con questa ipotesi, ma bisogna dire che sono i soli a interpretare i dati in questo modo. Altri, utilizzando gli stessi dati non sono giunti a queste conclusioni. Tuttavia la teoria dell’espansione a zone potrebbe essere messa alla prova con i nuovi dati dello telescopio orbitale europeo EUCLID. Ci vorranno diversi anni, ma alla fine si capirà meglio se l’Universo è un tessuto elastico omogeneo oppure se ha delle zone più elastiche che si tirano di più.

Sarebbe compatibile con la relatività oppure presenta dei problemi?
Lo studio è osservativo. Dice che l’espansione dell’Universo è più complessa di quello che si assume sulla base dell’equazione di Friedmann. Tuttavia uno degli autori aggiunge: “Una semplice legge di espansione coerente con la relatività generale di Einstein non deve obbedire all'equazione di Friedmann”. Come a dire non scomodiamo Einstein, almeno per il momento.

Mi sembra di aver capito che anche sulla materia oscura ci siano ipotesi di questo genere, ossia che su oggetti molto grandi, come le galassie, la gravità potrebbe agire in modo diverso anche lì eliminando la materia oscura.
Per eliminare la materia oscura, che viene pesata grazie alla sua azione gravitazionale, bisogna modificare la legge di gravitazione universale. C’è una famiglia di teorie che si chiamano MOND (per MOdified Newtonian Dynamics) che propone questo, ma parliamo di teorie che, per il momento, non hanno nessuna conferma sperimentale.

Ritieni che una soluzione arriverà dagli acceleratori di particelle, o che ci siano dei limiti a cui non si possa arrivare? Intendo: sulla relatività abbiamo avuto innumerevoli riscontri, ma in questi casi quali prove sperimentali potremmo avere?
Sono in corso numerosi tentativi di rivelare le particelle che compongono la materia oscura. Purtroppo siamo ancora in alto mare. Ma questo non significa che dobbiamo smettere di cercare. Le tecnologie migliorano continuamente e si delimita meglio la possibile massa di queste particelle, ma, al momento, possiamo solo dire che le fantomatiche particelle non possono essere più pesanti di un tot oppure più leggere di un tit.
Si cercano anche prove indirette nel campo astronomico usando i raggi gamma. Se le particelle di materia oscura decadessero producendo raggi gamma, questi avrebbero energia ben definita e nei dati si dovrebbe vedere chiaramente una concentrazione di fotoni ad una certa energia, in altre parole ci dovrebbe essere una riganella distribuzione in energia dei nostri fotoni. L’abbiamo cercata alla morte senza successo, ma occorre aggiungere che, non sapendo la massa delle particelle oscure, non sappiamo neanche l'energia dove cercare la riga. Potrebbe essere al di là dell’intervallo coperto dal nostro strumento. Ma la ricerca continua. Non dimentichiamo che le onde gravitazionali sono state rivelate dopo 50 anni di sforzi e di sviluppo di tecnologie

Ultima domanda: conciliare la gravità con la fisica quantistica. Anche qui credi che arriveremo a una teoria del tutto? E nel caso verrà da un nuovo Einstein o da un lavoro di ricerca collettivo?
La teoria del tutto è un sogno che impegna i migliori fisici teorici del mondo. Credo che ci voglia un’intuizione ma ricordati che, a volte, l’intuizione non basta. Pensa al teorema di Fermat, scarabocchiato nel 1637 sul margine di un libro e poi dimostrato nel 1993 da Andrew Wiles dopo che era stato l’ossessione di tutti i grandi matematici, ognuno dei quali aveva dato un piccolo contributo.

Sono dolorosamente stupita che tu non mi abbia chiesto se lo risolverà l’Intelligenza Artificiale. Ti avrei risposto che non lo credo affatto.

Ultimissima domanda: ma l’ultimo pianeta dell’ultima galassia…
Vai a quel paese!