Lo zampino dell’energia oscura primordiale. - Maura Sandri

Secondo un nuovo studio, l'energia oscura potrebbe aver innescato la formazione di numerose galassie luminose molto presto nell'universo. La misteriosa forza sconosciuta potrebbe aver fatto sì che i primi semi di galassie (raffigurati a sinistra) facessero germogliare molte più galassie luminose (a destra) di quanto previsto dalla teoria. Crediti: Josh Borrow/Thesan Team.

Secondo un nuovo studio condotto da fisici del Mit, l’energia oscura “primordiale” potrebbe risolvere due dei più grandi enigmi della cosmologia moderna – la tensione di Hubble e l’elevato numero di galassie brillanti rilevato da Jwst all’alba dell’universo – e colmare alcune importanti lacune nella nostra comprensione di come si è evoluto l'universo primordiale. Tutti i dettagli su Mnras. 

Secondo un nuovo studio condotto da fisici del Mit e pubblicato la scorsa settimana sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, l’energia oscura primordiale potrebbe risolvere due dei più grandi enigmi della cosmologia moderna e colmare alcune importanti lacune nella nostra attuale comprensione di come si è evoluto l’universo. Uno degli enigmi in questione è la tensione di Hubble, una discrepanza nelle misurazioni della velocità di espansione dell’universo. L’altro riguarda le recenti osservazioni di numerose galassie luminose e particolarmente precoci, che esistevano già in un momento in cui l’universo sarebbe dovuto essere molto meno popolato.

L’energia oscura è una forma di energia ancora sconosciuta che si sospetta stia guidando l’espansione dell’universo. L’energia oscura primordiale – ipotizzano i ricercatori – è simile all’energia oscura ma nell’universo ha fatto solo una breve apparizione, influenzandone l’espansione nei suoi primi momenti, prima di scomparire del tutto. Sarebbe bastata questa breve capatina per giustificare la tensione di Hubble. Inoltre, parrebbe anche spiegare il numero eccezionalmente alto di galassie luminose osservate nell’universo primordiale.

In effetti, in base ai modelli cosmologici e di formazione delle galassie, l’universo avrebbe dovuto impiegare un certo tempo per far nascere le prime galassie, superiore a quanto riscontrato nelle osservazioni del James Webb Space Telescope (Jwst) che hanno invece rivelato un numero sorprendente alto di galassie luminose, grandi come la Via Lattea, nei primi 500 milioni di anni, quando l’universo aveva solo il 3% della sua età attuale.

Per i fisici, queste osservazioni implicano che c’è qualcosa di fondamentalmente sbagliato nella fisica alla base dei modelli o un ingrediente mancante nell’universo primordiale di cui gli scienziati non hanno tenuto conto. Il team del Mit ha esplorato la possibilità di quest’ultima ipotesi, ipotizzando questa nuova forma di energia oscura, una sorta di forza antigravitazionale che si attiva solo in tempi molto precoci. Questa forza contrasterebbe l’attrazione della gravità e accelererebbe l’espansione primordiale dell’universo.

Poi, i ricercatori hanno considerato come l’energia oscura primordiale potrebbe influenzare la struttura iniziale dell’universo che ha dato origine alle prime galassie, concentrandosi sulla formazione degli aloni di materia oscura – regioni dello spazio in cui la gravità è più forte e dove la materia inizia ad accumularsi. «Crediamo che gli aloni di materia oscura siano lo scheletro invisibile dell’universo», spiega su Mit News Xuejian (Jacob) Shen, coautore dello studio. «Prima si formano le strutture di materia oscura e poi si formano le galassie all’interno di queste strutture. Quindi, ci aspettiamo che il numero di galassie luminose sia proporzionale al numero di grandi aloni di materia oscura».

Secondo gli autori, se l’energia oscura primordiale influisse sul tasso di espansione iniziale dell’universo – in modo tale da risolvere la tensione di Hubble – allora potrebbe influenzare l’equilibrio degli altri parametri cosmologici, in modo da aumentare il numero di galassie luminose che appaiono in tempi precoci. Per verificare la loro teoria, hanno incorporato un modello di energia oscura primordiale (lo stesso che risolve la tensione di Hubble) in un quadro empirico di formazione delle galassie, per vedere come le prime strutture di materia oscura si evolvono e danno origine alle prime galassie.

«Quello che dimostriamo è che la struttura dello scheletro dell’universo primordiale è alterata in modo sottile dove l’ampiezza delle fluttuazioni aumenta, e si ottengono aloni più grandi e galassie più luminose in tempi precedenti, rispetto ai nostri modelli più comuni», dice Rohan Naidu. «Significa che nell’universo primordiale le cose erano più abbondanti e più raggruppate».

«Abbiamo dimostrato il potenziale dell’energia oscura primordiale come soluzione ai due principali problemi della cosmologia. Se i risultati osservativi di Jwst venissero consolidati ulteriormente, potrebbe essere una prova della sua esistenza», conclude Mark Vogelsberger. «In futuro, potremo incorporarla in grandi simulazioni cosmologiche per vedere quali previsioni dettagliate otterremo».

https://www.media.inaf.it/2024/09/16/energia-oscura-primordiale-2/