Perché l'universo continua ad espandersi?

Per capire perché l’universo continua ad espandersi, dobbiamo prima smontare un mito che circola da decenni: l’idea che la sua espansione sia una novità.

L'espansione accelerata: una sorpresa per gli scienziati

Immaginate di lanciare una mela in aria. Naturalmente, a un certo punto, la gravità prende il sopravvento e la riporta giù. Ci aspetteremmo che l’universo si comportasse in modo simile: dopo il Big Bang, l'espansione avrebbe dovuto rallentare gradualmente, frenata dall'attrazione gravitazionale di tutta la materia presente.

In realtà... è successo proprio il contrario. Nel 1998, due team di astronomi, studiando le supernove lontane, hanno fatto una scoperta sconvolgente: l’espansione dell’universo non solo non stava rallentando, ma stava accelerando! Un risultato del tutto inaspettato.

Dunque... come mai? Cosa sta spingendo l’universo a espandersi sempre più velocemente?

L'energia oscura: il motore invisibile

La risposta, almeno per ora, è "l’energia oscura". Non si tratta di una forma di energia che possiamo vedere o misurare direttamente. È una componente misteriosa che permea tutto lo spazio e agisce come una sorta di “antigravità”, spingendo le galassie a allontanarsi l'una dall'altra.

È importante notare... che non sappiamo cosa sia realmente questa energia oscura. Potrebbe essere una proprietà intrinseca dello spazio stesso, o forse è dovuta alla presenza di particelle esotiche che ancora dobbiamo scoprire. Le misurazioni con il telescopio spaziale Hubble indicano che l’universo si sta espandendo a una velocità maggiore di quanto previsto dai modelli degli scienziati: forse il cosmo contiene un ingrediente sconosciuto? [1]

Consideriamo le dimensioni dell'universo. Ha un'età di circa 13,7 miliardi di anni e si sta espandendo con una velocità di 70,8-1,6 km/s a megaparsec da ogni punto di osservazione [2]. Solo il 4% della sua composizione è costituito da materia ordinaria, quella che conosciamo. Il resto è diviso tra materia oscura (il 24%) e energia oscura (il restante 72%). Capite perché l’energia oscura domina il quadro?

Il ruolo delle supernove nel misurare la distanza

Come hanno fatto gli astronomi a scoprire questa accelerazione? Hanno utilizzato le supernove come "candele standard". Immaginate di avere una lampadina che sapete emettere una quantità fissa di luce. Se quella lampadina si allontana da voi, apparirà più debole. Misurando la luminosità apparente della supernova, gli astronomi possono calcolare quanto è lontana. Questa tecnica permette loro di misurare le distanze cosmiche e quindi di tracciare l'espansione dell’universo nel tempo.

Nel 2006, gli astronomi hanno osservato un tipo di supernova esplodere nella galassia a spirale Markarian 1337, situata a circa 120 milioni di anni luce dalla Terra [1]. L’analisi di questa e di altre supernove ha rivelato che l'universo si sta espandendo più velocemente del previsto, indicando la presenza dell’energia oscura.

Dunque... l'espansione accelerata è un fatto osservativo. Ma cosa la guida? Questa è la domanda a cui gli scienziati stanno cercando di rispondere con esperimenti sempre più sofisticati e modelli teorici sempre più complessi. La cosmologia, lo studio della struttura e dell’evoluzione dell’universo [3], ci offre gli strumenti per affrontare questa sfida.

FAQ

Perché l'espansione accelerata è così difficile da spiegare?

L'espansione accelerata contraddice la nostra comprensione della gravità e richiede l'esistenza di una forma di energia, l'energia oscura, che non abbiamo ancora identificato né compreso a fondo.

Cosa significa esattamente che l'universo si sta "espandendo"?

L'espansione dell’universo significa che lo spazio stesso si sta allungando. Le galassie non si stanno muovendo attraverso lo spazio, ma sono trasportate dall’espansione dello spazio circostante.

Possiamo mai comprendere veramente la natura dell'energia oscura?

È una sfida enorme, ma gli scienziati stanno sviluppando nuove tecniche osservative e teoriche. Nuovi telescopi spaziali e terrestri, come il James Webb Space Telescope, potrebbero fornirci indizi cruciali.

Se volete approfondire l'argomento, vi consiglio di dare un’occhiata all'Enciclopedia della Scienza e della Tecnologia Treccani, che offre una panoramica completa dei concetti chiave della cosmologia [2].

E mi chiedo... se l'espansione continua ad accelerare, cosa ne sarà dell'universo nel futuro lontanissimo? Riusciremo mai a svelare il mistero dell’energia oscura?