Misurare l’energia oscura studiando la galassia della porta accanto

 

 

I ricercatori hanno trovato un nuovo modo di misurare l’energia oscura – la forza misteriosa che costituisce oltre i due terzi dell’universo ed è responsabile della sua espansione accelerata – nella galassia di Andromeda.

 

 

I ricercatori, dell’Università di Cambridge, hanno scoperto che potrebbe essere possibile rilevare e misurare l’energia oscura studiando Andromeda, il nostro vicino galattico della porta accanto che è in rotta di collisione con la Via Lattea (ma tranquilli, succederà tra 5 miliardi di anni).

Tutto ciò che possiamo vedere nel nostro mondo e nei cieli – da piccoli insetti a enormi galassie – costituisce solo il cinque percento dell’universo osservabile. Il resto è buio: gli scienziati credono che circa il 27% dell’universo è fatto di materia oscura, che tiene insieme gli oggetti, mentre il 68% è energia oscura, che allontana gli oggetti.

“L’energia oscura è un nome generale per una famiglia di modelli che da aggiungere alla teoria della gravità di Einstein per spiegare l’espansione dell’universo,” ha detto il primo autore, il dott. David Benisty, del Dipartimento di matematica applicata e fisica teorica.

“Il più semplice è nota come costante cosmologica: una costante densità di energia che allontana le galassie l’una dall’altra. ”

La costante cosmologica fu temporaneamente aggiunta da Einstein alla sua teoria della relatività generale. Dagli anni ’30 agli anni ’90, la costante cosmologica fu fissata a zero, fino a quando non fu scoperto che una forza sconosciuta – energia oscura – stava facendo accelerare l’espansione dell’universo.

Ci sono almeno due grandi problemi con l’energia oscura, tuttavia: non sappiamo esattamente di cosa si tratta e non l’abbiamo rilevato direttamente.

Da quando è stato identificata per la prima volta, gli astronomi hanno sviluppato una varietà di metodi per rilevare l’energia oscura, la maggior parte dei quali prevede lo studio di oggetti dell’universo primordiale e la misurazione della velocità con cui si stanno allontanando da noi.

Distinguere gli effetti dell’energia oscura di miliardi di anni fa non è facile: poiché è una forza debole tra le galassie, l’energia oscura è facilmente superata dalle forze molto più forti all’interno delle galassie.

Finora, gli scienziati hanno usato galassie molto distanti per studiare l’energia oscura ma non l’hanno ancora rilevata direttamente.

Tuttavia, i ricercatori di Cambridge lo hanno scoperto studiando come Andromeda e la Via Lattea si stanno muovendo l’uno verso l’altro.

Data la loro massa collettiva, potrebbero porre un limite superiore al valore della costante cosmologica, il modello più semplice di energia oscura. Il limite superiore che hanno trovato è cinque volte superiore a il valore della costante cosmologica che può essere rilevata dall’universo primordiale.

Sebbene la tecnica sia ancora all’inizio del suo sviluppo, i ricercatori affermano che potrebbe essere possibile rilevare l’energia oscura studiando ii nostri vicini cosmici. Il risultati sono riportati su The Astrophysical Journal Letters

Esiste infatti una regione dell’universo che è sorprendentemente sensibile all’energia oscura ed è nel nostro cortile cosmico.

La galassia di Andromeda è la più vicina alla nostra Via Lattea e le due galassie  sono in rotta di collisione. Man mano che si avvicinano, le due galassie inizieranno a orbitare a vicenda – molto lentamente.

Una singola orbita richiederà 20 miliardi di anni. Tuttavia, a causa delle massicce forze gravitazionali, ben prima che una singola orbita sia completa, tra circa cinque miliardi tra anni, le due galassie inizieranno a fondersi e cadere l’una nell’altra.

“Andromeda è l’unica galassia che non sta scappando da noi, quindi studiando la sua massa e il suo movimento, potremmo essere in grado di ricavare alcune informazioni sulla costante cosmologica e sull’energia oscura,” dice Benisty, che è anche ricercatore associato presso il Queens ’ College.

Utilizzando una serie di simulazioni basate sulle migliori stime disponibili della massa di entrambe le galassie, Benisty e i suoi coautori – Professoressa Anne Davis del DAMTP e Professoressa Wyn Evans dell’Institute of Astronomy – ha scoperto che l’energia oscura sta influenzando il modo in cui Andromeda e la Via Lattea si orbitano a vicenda.

“L’energia oscura colpisce ogni coppia di galassie: la gravità vuole riunire le galassie, mentre l’energia oscura le allontana,” ha detto Benisty.

“Nel nostro modello, se cambiamo il valore della costante cosmologica, possiamo guarda come questo cambia l’orbita delle due galassie. In base alla loro massa, possiamo posizionare un limite superiore alla costante cosmologica, che è circa cinque volte superiore a quanto possiamo misurare dal resto dell’universo.”

I ricercatori affermano che, sebbene la tecnica possa rivelarsi immensamente preziosa, non è ancora un rilevamento diretto dell’energia oscura.

I dati del telescopio James Webb ( JWST ) forniranno misurazioni molto più accurate della massa e del movimento di Andromeda, che potrebbero aiutare a ridurre i limiti superiori della costante cosmologica.

Inoltre, studiando altre coppie di galassie, potrebbe essere possibile perfezionare ulteriormente la tecnica e determinare come l’energia oscura influenza il nostro universo.

“L’energia oscura è uno dei più grandi enigmi della cosmologia. Potrebbe essere che i suoi effetti variano in base alla distanza e al tempo, ma speriamo che questa tecnica possa aiutare a svelare il mistero. ”