Un ricercatore propone per la prima volta un modello che sostituisce l'energia oscura e la materia oscura per spiegare la natura dell'universo
Richard Lieu, professore di fisica presso l'Università dell'Alabama a Huntsville (UAH), parte del sistema dell'Università dell'Alabama, ha pubblicato sulla rivista Classical and Quantum Gravity un articolo che propone un universo costruito su fasi di singolarità multiple piuttosto che sul solo Big Bang per spiegare l'espansione del cosmo.
Il nuovo modello rinuncia alla materia oscura o all'energia oscura come spiegazione dell'accelerazione dell'universo e di come si generano strutture come le galassie.
Il lavoro dei ricercatori si basa su un modello precedente che ipotizza che la gravità possa esistere senza massa.
“Questo nuovo lavoro propone una versione migliorata del modello precedente, ma anche radicalmente diversa”, spiega Lieu. “Il nuovo modello è in grado di spiegare sia la formazione e la stabilità delle strutture, sia le proprietà osservative chiave dell'espansione dell'universo in senso lato, grazie all'impiego di singolarità di densità nel tempo che interessano uniformemente tutto lo spazio per sostituire la materia oscura e l'energia oscura convenzionali”.
Il modello migliorato di Lieu non si basa su fenomeni esotici come la “massa negativa” o la “densità negativa” per funzionare. La teoria propone invece l'idea che l'universo si espanda grazie a una serie di esplosioni simili a gradini, chiamate “singolarità temporali transitorie”, che inondano l'intero cosmo di materia ed energia, ma che avvengono così rapidamente da non poter essere osservate, poiché queste singolarità entrano ed escono dall'esistenza.
“Sir Fred Hoyle si oppose alla cosmologia del Big Bang e postulò un modello di ‘stato stazionario’ dell'universo in cui la materia e l'energia venivano costantemente create mentre l'universo si espandeva”, osserva Lieu. "Ma questa ipotesi viola la legge di conservazione della massa e dell'energia.
"Nella teoria attuale, si ipotizza che la materia e l'energia appaiano e scompaiano in esplosioni improvvise e, cosa interessante, non c'è alcuna violazione delle leggi di conservazione. Queste singolarità sono inosservabili perché si verificano raramente nel tempo e sono irrisolte velocemente, e questo potrebbe essere il motivo per cui la materia oscura e l'energia oscura non sono state trovate. L'origine di queste singolarità temporali è sconosciuta - si può dire che lo stesso vale per il momento del Big Bang".
Queste singolarità nello spazio al posto della materia oscura generano anche una cosa chiamata “pressione negativa”, un tipo di densità energetica, come quella dell'energia oscura, che ha un effetto gravitazionale repulsivo, causando l'espansione dell'universo a un ritmo accelerato.
“Un esempio è la pressione negativa esercitata da un campo magnetico lungo una linea di campo”, spiega Lieu. "Anche Einstein ha postulato una pressione negativa nel suo articolo del 1917 sulla costante cosmologica. Quando la densità di massa-energia positiva è combinata con la pressione negativa, ci sono alcune restrizioni che assicurano che la densità di massa-energia rimanga positiva rispetto a qualsiasi osservatore in movimento uniforme, quindi l'ipotesi di densità negativa è evitata nel nuovo modello".
Il titolo del nuovo lavoro di Lieu - “La materia oscura e l'energia oscura sono onnipresenti?” - lascia intendere le conclusioni finali del ricercatore: “Non sono onnipresenti, cioè non sono presenti in ogni momento”, afferma il ricercatore. Appaiono solo in brevi istanti durante i quali la materia e l'energia riempiono l'intero universo in modo uniforme, a parte le variazioni casuali di densità spaziale che crescono fino a formare strutture legate come le galassie".
"Tra i quali non si trovano da nessuna parte. L'unica differenza tra questo lavoro e il modello standard è che la singolarità temporale si è verificata solo una volta nel secondo, ma più di una volta nel primo".
Guardando al futuro della sua ricerca, Lieu afferma che il prossimo passo per convalidare il suo modello del cosmo potrebbe essere rappresentato da osservazioni effettuate con strumenti terrestri piuttosto che con il telescopio spaziale James Webb.
“Il modo migliore per cercare l'effetto proposto è quello di utilizzare un grande telescopio terrestre, come il Keck Observatory Waimea, Hawaii o l'Isaac Newton Group of Telescopes di La Palma, in Spagna, per eseguire osservazioni in profondità, i cui dati verrebbero ‘tagliati’ in base al redshift”, osserva il ricercatore.
"Data una risoluzione sufficiente in termini di redshift (o, equivalentemente, di tempo), ottenuta grazie al taglio del redshift, si potrebbe scoprire che il diagramma di Hubble presenta dei salti nella relazione redshift-distanza, il che sarebbe molto rivelatore".