Il Lato Oscuro dell’Universo per Svelarne i Primi Istanti

Il Lato Oscuro dell’Universo per Svelarne i Primi Istanti

Alla base dell’inflazione, la fase di espansione estremamente rapida dell’Universo avvenuta attimi dopo il Big Bang, potrebbe esserci l’azione della materia oscura e dell’energia oscura, secondo un nuovo modello sviluppato da scienziati dell’Università di Varsavia. I risultati prevedono che sia possibile rilevare onde gravitazionali emesse una frazione di secondo dopo la nascita dello spaziotempo.

Il nuovo modello, che prende in considerazione l’inflazione oscura, evidenzia per primo una precisa cronologia degli eventi principali avvenuti nell’Universo primordiale e pone in primo piano il ruolo svolto dall’espansione dell’energia e della materia oscura. Secondo i ricercatori in un futuro non molto lontano potremmo essere in grado di rilevare onde gravitazionali primordiali che si sono formate immediatamente dopo il Big Bang.

La finestra più remota che abbiamo a disposizione sull’antico Universo è attualmente il fondo cosmico a microonde (cosmic microwave background, CMB), la luce “fossile”, la radiazione residua che permea il cosmo. La mappa di questi fotoni risalenti a circa 380.000 anni dopo il Big Bang è l’immagine dell’Universo neonato, ed è sorprendentemente omogenea, anche in regioni estremamente distanti tra loro, tanto che occorre mettere in campo l’inflazione come spiegazione per questa uniformità: le distanze enormi tra regioni omogenee sono così vaste perché si verificò un’espansione estremamente rapida, quasi esponenziale dello spaziotempo, a partire da una regione causalmente connessa, così piccola che la luce ha potuto attraversarla interamente.

“Il problema fondamentale con l’inflazione è che non sappiamo quando è avvenuta esattamente e a quali livelli di energia. Il range di energie ipotizzate è vasto, si estende per oltre 70 ordini di grandezza”, spiega Zygmunt Lalak. “L’inflazione viene descritta come un periodo di espansione superfredda. Tuttavia, perché i modelli cosmologici siano coerenti, a seguito dell’inflazione l’Universo dovrebbe avere subito un riscaldamento a temperatura molto elevata, e non abbiamo idea di come o quando ciò sia avvenuto. Proprio come per l’inflazione stessa, abbiamo a che fare con un range di energie che copre 70 ordini di grandezza. Come conseguenza la storia termica dell’Universo deve ancora essere descritta”.

Dai dati del satellite Planck relativi alla CMB abbiamo stimato la composizione dell’Universo: nel bilancio materia/energia vince l’energia oscura, con il 69 percento del totale, mentre la materia oscura conta per il 26 percento e alla materia ordinaria che conosciamo rimane appena il 5 percento. Della materia oscura conosciamo soltanto l’impatto gravitazionale che ha sui moti di stelle e galassie, mentre l’energia oscura viene considerata il fattore responsabile dell’espansione accelerata dell’Universo.

“Il nostro modello dell’inflazione è significativamente differente da altri modelli proposti nel passato. Abbiamo iniziato con l’ipotesi che, dal momento che attualmente materia ed energia oscura rendono conto del 95 percento della struttura dell’Universo, entrambi i fattori devono essere stati estremamente importanti immediatamente dopo il Big Bang. Pertanto consideriamo il lato oscuro dell’Universo come responsabile del processo di inflazione”, spiega Michal Artymowski (UW Physics), primo autore dello studio pubblicato su Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.

Particolarmente interessanti sono le previsioni riguardanti le onde gravitazionali, increspature dello spaziotempo che secondo i modelli cosmologici attuali dovrebbero apparire come risultato dell’inflazione. Tutte le evidenze suggeriscono che tali onde siano così deboli da non poter essere rilevate. Tuttavia il team ritiene che, tenendo in conto gli effetti del settore oscuro dell’Universo, le onde gravitazionali primordiali non siano così deboli come si pensava. I dati suggeriscono che potrebbero essere individuate da rilevatori in fase di progettazione, e che i primi eventi potrebbero essere rilevati nel prossimo decennio. Per i cosmologi si tratterebbe di una scoperta senza precedenti, che aprirebbe la strada verso un periodo altrimenti impossibile da studiare, quello immediatamente successivo al Big Bang.
[ Barbara Bubbi ]

Nell’immagine rappresentazione artistica della storia del cosmo
Credit David A. Aguilar, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180607100920.htm