La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) della NASA ha segnato un momento di svolta nella cosmologia. Mappando lo sfondo cosmico delle microonde, ha misurato l'età dell'universo, determinato la curvatura dello spazio e rivelato che gli atomi ordinari costituiscono solo il 4,6% del cosmo.
Al contrario, il resto dell’universo è tutt’altro che vuoto. La materia oscura rappresenta il 23,3% mentre l’energia oscura riempie il restante 72,1% (NASA). Insieme, questi componenti costituiscono il 95,4% dell'universo, evidenziando perché l'energia oscura rimane uno dei più grandi misteri della fisica moderna.
Sebbene WMAP sia stato lanciato nel 2001, l’indizio dell’energia oscura è apparso due anni prima. Nel 1998, il telescopio spaziale Hubble ha osservato tre distanti supernovae di tipo Ia, la più lontana delle quali è esplosa 7,7 miliardi di anni fa, più della metà del Big Bang (sito di Hubble). Queste osservazioni hanno mostrato che l’espansione dell’universo sta accelerando, contrariamente alla decelerazione prevista dalla gravità.
Gli scienziati attribuiscono questa accelerazione all’energia oscura, una forza la cui natura rimane sconosciuta. Deve permeare le vaste distese dello spazio per contrastare l'attrazione della gravità.
Sebbene la sua esatta identità non sia chiara, esistono diverse teorie principali. Si ipotizza che l’energia oscura sia una proprietà dello spazio stesso, in linea con la costante cosmologica di Einstein. Questa costante, spesso definita energia del vuoto, rimarrebbe invariata mentre l'universo si espande, fornendo una spinta costante contro la gravità.
Un’altra ipotesi, la quintessenza, suggerisce che l’energia oscura sia un campo dinamico, un fluido con massa gravitazionale negativa (NASA). Alcuni modelli esplorano anche distribuzioni non uniformi dell'energia oscura o modifiche alla nostra attuale teoria della gravità.
A differenza dell’energia oscura, la materia oscura è relativamente meglio compresa. Sebbene non emetta né rifletta la luce, la sua influenza gravitazionale può essere mappata attraverso la lente gravitazionale, dove la massa devia la luce proveniente da galassie distanti. Queste osservazioni escludono che la materia ordinaria sia colpevole.
I potenziali candidati includono buchi neri supermassicci, oggetti massicci compatti di alone (MACHO) come le nane brune e particelle massicce debolmente interagenti (WIMP), che rappresenterebbero una forma primordiale di materia rimasta dal Big Bang.
La ricerca in corso cerca di individuare la vera natura sia della materia oscura che dell'energia oscura, che insieme dominano le dinamiche del nostro universo.
