La Massa Negativa che Unifica Materia ed Energia Oscura

La Massa Negativa che Unifica Materia ed Energia Oscura

Gli scienziati dell’University of Oxford potrebbero aver risolto uno dei più grandi misteri dell’astrofisica, grazie a un nuovo studio che prevede l’unificazione di materia ed energia oscura in un singolo fenomeno: un fluido che possiede “massa negativa” e che pervade il cosmo.

Il nostro attuale modello cosmologico, chiamato Lambda-CDM, non è in grado di spiegare la natura fisica di materia oscura ed energia oscura. Conosciamo queste enigmatiche realtà soltanto grazie agli effetti gravitazionali che hanno sulla materia normale e osservabile. Ma il nuovo modello, pubblicato su Astronomy and Astrophysics, offre una rivoluzionaria spiegazione. “Ora sappiamo che la materia e l’energia oscura possono essere unificate in un fluido che possiede un tipo di “gravità negativa”, respingendo tutto il resto del materiale circostante. Anche se questa circostanza è per noi peculiare, suggerisce che il nostro cosmo sia simmetrico nelle qualità sia negative che positive”, spiega Jamie Farnes, a guida dello studio.

L’ipotesi dell’esistenza della materia negativa era stata scartata in precedenza, poichè si pensava che  questo materiale dovesse diventare meno denso man mano che l’Universo si espande. Tale ipotesi era in contrasto con le osservazioni, comprovanti che l’energia oscura non si dirada nel tempo. Tuttavia il nuovo studio applica un “tensore di creazione”, in virtù del quale le masse negative vengono continuamente create laddove prima non esistevano. Quando si formano sempre più masse negative, questo fluido non si diluisce via via che il cosmo si espande, e appare identico nel comportamento all’energia oscura.

La teoria fornisce anche spiegazioni per il fenomeno degli aloni di materia oscura. Gran parte delle galassie ruotano in modo tale da suggerire la presenza di un alone invisibile di materia oscura che le “tiene insieme”, impedendo la loro disgregazione. La nuova ricerca sviluppa una simulazione a computer relativa alle proprietà della massa negativa, che prevede la formazione di aloni di materia oscura, proprio come quelli dedotti dalle osservazioni.

Cento anni fa Albert Einstein fornì i primi indizi dell’esistenza di un Universo oscuro, quando scoprì un parametro nelle sue equazioni noto come costante cosmologica, che oggi rende conto dell’accelerazione dell’espansione dell’Universo come effetto dell’energia oscura. Einstein considerò questa costante come il suo “più grave errore”, anche se le moderne osservazioni astrofisiche dimostrano che è un effetto reale. In una nota risalente al 1918, Einstein ha descritto la sua costante cosmologia, affermando che “si richiede una modificazione della teoria in modo tale che quello ‘spazio vuoto’ assuma il ruolo di masse negative gravitanti che sono distribuite dappertutto nello spazio interstellare”. È possibile pertanto che Einstein stesso abbia previsto un Universo pieno di massa negativa.

“I tentativi precedenti di combinare energia oscura e materia oscura erano volti a modificare la Teoria della Relatività Generale di Einstein, il che si è rivelato incredibilmente impegnativo. Questo nuovo approccio riprende due vecchie idee compatibili con la teoria di Einstein – masse negative e creazione di materia – e le combina insieme. “Il risultato appare piuttosto bello: l’energia oscura e la materia oscura possono essere unificate in una sola sostanza, con entrambi gli effetti spiegabili semplicemente come una materia con massa positiva che galleggia su un mare di masse negative”.

“Dobbiamo lavorare ancora su molte ricerche teoriche e simulazioni a computer, ma guardo avanti, per vedere se questa nuova versione estesa del modello Lambda-CDM può corrispondere con accuratezza ad altre evidenze osservative della nostra cosmologia. Se fosse reale, suggerirebbe che il 95 percento mancante del cosmo aveva una soluzione di carattere estetico: abbiamo dimenticato di includere un semplice segno meno”.
[ Barbara Bubbi ]

Nell’immagine rappresentazione della materia oscura nell’universo derivante da simulazioni a computer. Gli addensamenti di materia normale sono mostrati in arancio
Illustration Credit & Copyright Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC),AMNH

https://phys.org/news/2018-12-universe-theory-percent-cosmos.html