Credito d'immagine: ESA
Solo pochi anni fa gli astronomi hanno scosso gli attuali modelli dell'Universo con la teoria dell'energia oscura; che dice che l'espansione dell'Universo sta effettivamente accelerando. Osservando gli ammassi di galassie distanti - fino a 10 miliardi di anni luce di distanza - gli astronomi dell'ESA hanno scoperto che contenevano una materia più concentrata di quanto la teoria dell'energia oscura avrebbe previsto. Se la materia fosse così concentrata, l'Universo non può essere al 70% di energia oscura.
L'osservatorio radiologico dell'ESA, XMM-Newton, ha restituito nuovi dati allettanti sulla natura dell'Universo. In un sondaggio su gruppi distanti di galassie, XMM-Newton ha trovato differenze sconcertanti tra i gruppi di galassie di oggi e quelli presenti nell'Universo circa settemila milioni di anni fa. Alcuni scienziati affermano che questo può essere interpretato nel senso che l '"energia oscura" che la maggior parte degli astronomi ora crede domina l'Universo semplicemente non esiste?
Le osservazioni di otto gruppi distanti di galassie, la più lontana delle quali dista circa 10 mila milioni di anni luce, sono state studiate da un gruppo internazionale di astronomi guidato da David Lumb del Centro di ricerca e tecnologia spaziale dell'ESA (ESTEC) nei Paesi Bassi. Hanno confrontato questi cluster con quelli trovati nell'universo vicino. Questo studio è stato condotto nell'ambito del più grande progetto Omega XMM-Newton, che indaga la densità della materia nell'universo sotto la guida di Jim Bartlett del College de France.
Gli ammassi di galassie sono prodigiosi emettitori di raggi X perché contengono una grande quantità di gas ad alta temperatura. Questo gas circonda le galassie nello stesso modo in cui il vapore circonda le persone in una sauna. Misurando la quantità e l'energia dei raggi X da un cluster, gli astronomi possono calcolare sia la temperatura del gas del cluster sia la massa del cluster.
Teoricamente, in un universo in cui la densità della materia è elevata, i gruppi di galassie continuerebbero a crescere con il tempo e quindi, in media, dovrebbero contenere più massa ora che in passato.
La maggior parte degli astronomi crede che viviamo in un universo a bassa densità in cui una sostanza misteriosa nota come "energia oscura" rappresenta il 70% del contenuto del cosmo e, pertanto, pervade tutto. In questo scenario, i gruppi di galassie dovrebbero smettere di crescere presto nella storia dell'Universo e apparire praticamente indistinguibili da quelli di oggi.
In un articolo che sarà presto pubblicato dalla rivista europea Astronomy and Astrophysics, gli astronomi del progetto Omega XMM-Newton presentano risultati che mostrano che ammassi di galassie nel lontano universo non sono come quelli di oggi. Sembrano emettere più raggi X di oggi. Così chiaramente, gruppi di galassie hanno cambiato il loro aspetto con il tempo.
In un documento di accompagnamento, Alain Blanchard del Laboratoire d'Astrophysique de l'Observatoire Midi-Pyrénées e il suo team usano i risultati per calcolare come l'abbondanza di ammassi di galassie cambia nel tempo. Blanchard afferma: "In passato c'erano meno ammassi di galassie".
Un tale risultato indica che l'Universo deve essere un ambiente ad alta densità, in chiara contraddizione con il "modello di concordanza", che postula un Universo con fino al 70% di energia oscura e una densità di materia molto bassa. Blanchard sa che questa conclusione sarà molto controversa, dicendo: "Per rendere conto di questi risultati devi avere molta materia nell'Universo e questo lascia poco spazio all'energia oscura".
Per conciliare le nuove osservazioni XMM-Newton con i modelli di concordanza, gli astronomi dovrebbero ammettere una lacuna fondamentale nella loro conoscenza del comportamento dei cluster e, possibilmente, delle galassie al loro interno. Ad esempio, le galassie negli ammassi remoti dovrebbero iniettare più energia nel gas circostante di quanto si pensi attualmente. Tale processo dovrebbe gradualmente ridursi man mano che il cluster e le galassie al suo interno invecchiano.
Indipendentemente dal modo in cui i risultati vengono interpretati, XMM-Newton ha fornito agli astronomi una nuova visione dell'Universo e un nuovo mistero su cui riflettere. Per quanto riguarda la possibilità che i risultati di XMM-Newton siano semplicemente sbagliati, sono in procinto di essere confermati da altre osservazioni radiografiche. Se questi restituiscono la stessa risposta, potremmo dover ripensare la nostra comprensione dell'Universo.
I contenuti dell'Universo
Si pensa che il contenuto dell'Universo sia composto da tre tipi di sostanza: materia normale, materia oscura ed energia oscura. La materia normale è costituita dagli atomi che compongono le stelle, i pianeti, gli esseri umani e ogni altro oggetto visibile nell'Universo. Per quanto umile possa sembrare, la materia normale rappresenta quasi sicuramente una piccola parte dell'Universo, tra l'1% e il 10%.
Più astronomi osservavano l'Universo, più materia avevano bisogno di trovare per spiegare tutto. Questa questione non potrebbe essere fatta di atomi normali, tuttavia, altrimenti ci sarebbero più stelle e galassie da vedere. Invece, hanno coniato il termine materia oscura per questa sostanza peculiare proprio perché sfugge alla nostra rilevazione. Allo stesso tempo, i fisici che cercavano di approfondire la comprensione delle forze della natura stavano iniziando a credere che particelle nuove ed esotiche di materia dovessero essere abbondanti nell'Universo. Questi non interagirebbero quasi mai con la materia normale e molti ora credono che queste particelle siano la materia oscura. Al momento, anche se sono in corso molti esperimenti per rilevare particelle di materia oscura, nessuna ha avuto successo. Tuttavia, gli astronomi credono ancora che da qualche parte tra il 30% e il 99% dell'Universo possa consistere di materia oscura.
L'energia oscura è l'ultima aggiunta ai contenuti dell'Universo. Inizialmente, Albert Einstein ha introdotto l'idea di una "energia cosmica" onnipresente prima di sapere che l'Universo si sta espandendo. L'universo in espansione non aveva bisogno di una "costante cosmologica" come Einstein aveva chiamato la sua energia. Tuttavia, negli anni '90, le osservazioni dell'esplosione di stelle nel lontano Universo suggerirono che l'Universo non si stava solo espandendo, ma anche accelerando. L'unico modo per spiegarlo era reintrodurre l'energia cosmica di Einstein in una forma leggermente alterata, chiamata energia oscura. Nessuno sa quale potrebbe essere l'energia oscura.
Nel popolare "modello di concordanza" dell'Universo, si ritiene che il 70% del cosmo sia energia oscura, 25% di materia oscura e 5% di materia normale.
Fonte originale: comunicato stampa ESA
