La prossima volta che mangi un muffin ai mirtilli (o al cioccolato) considera cosa è successo ai mirtilli nella pastella mentre è stata cotta. I mirtilli sono partiti tutti schiacciati insieme, ma man mano che il muffin si espandeva, iniziarono ad allontanarsi l'uno dall'altro. Se potessi sederti su un mirtillo vedresti tutti gli altri allontanarsi da te, ma lo stesso sarebbe vero per qualsiasi mirtillo scelto. In questo senso le galassie sono molto simili ai mirtilli.

Dal Big Bang, l'universo si è espanso. Il fatto strano è che non esiste un unico luogo da cui l'universo si sta espandendo, ma piuttosto tutte le galassie si stanno (mediamente) allontanando da tutte le altre. Dal nostro punto di vista nella galassia della Via Lattea, sembra che la maggior parte delle galassie si stia allontanando da noi, come se fossimo il centro del nostro universo simile a un muffin. Ma sembrerebbe esattamente lo stesso da qualsiasi altra galassia:tutto si sta allontanando da tutto il resto.

Per rendere le cose ancora più confuse, nuove osservazioni suggeriscono che la velocità di questa espansione nell'universo può essere diversa a seconda di quanto lontano si guarda indietro nel tempo. Questo nuovo dato, pubblicato in Giornale Astrofisico , indica che potrebbe essere il momento di rivedere la nostra comprensione del cosmo.

La sfida di Hubble

I cosmologi caratterizzano l'espansione dell'universo in una semplice legge nota come Legge di Hubble (dal nome di Edwin Hubble – sebbene in realtà molte altre persone abbiano anticipato la scoperta di Hubble). La legge di Hubble è l'osservazione che le galassie più distanti si stanno allontanando a una velocità maggiore. Ciò significa che le galassie vicine si stanno allontanando relativamente lentamente in confronto.

La relazione tra la velocità e la distanza di una galassia è stabilita dalla "Costante di Hubble", che è di circa 44 miglia (70 km) al secondo per Mega Parsec (un'unità di lunghezza in astronomia). Ciò significa che una galassia guadagna circa 50, 000 miglia all'ora per ogni milione di anni luce è lontano da noi. Nel tempo che impieghi a leggere questa frase, una galassia alla distanza di un milione di anni luce si allontana di circa 100 miglia in più.

Questa espansione dell'universo, con le galassie vicine che si allontanano più lentamente delle galassie lontane, è ciò che ci si aspetta da un cosmo in espansione uniforme con energia oscura (una forza invisibile che fa accelerare l'espansione dell'universo) e materia oscura (una forma di materia sconosciuta e invisibile che è cinque volte più comune della materia normale). Questo è ciò che si osserverebbe anche dei mirtilli in un muffin in espansione.

La storia della misurazione della costante di Hubble è stata piena di difficoltà e rivelazioni inaspettate. Nel 1929, Hubble stesso pensava che il valore dovesse essere circa 342, 000 miglia all'ora per milione di anni luce, circa dieci volte più grande di quanto misuriamo ora. Le misurazioni di precisione della costante di Hubble nel corso degli anni sono in realtà ciò che ha portato alla scoperta involontaria dell'energia oscura. La ricerca per saperne di più su questo misterioso tipo di energia, che costituisce il 70% dell'energia dell'universo, ha ispirato il lancio del miglior telescopio spaziale (attualmente) del mondo, prende il nome da Hubble.

Spettacolo cosmico

Ora sembra che questa difficoltà possa continuare a causa di due misurazioni molto precise che non concordano tra loro. Proprio come le misurazioni cosmologiche sono diventate così precise che ci si aspettava che il valore della costante di Hubble fosse noto una volta per tutte, si è riscontrato invece che le cose non hanno senso. Invece di uno ora abbiamo due risultati spettacolari.

Da un lato abbiamo le nuove misurazioni molto precise del Cosmic Microwave Background – l'ultimo bagliore del Big Bang – dalla missione Planck, che ha misurato la costante di Hubble di circa 46, 200 miglia all'ora per milione di anni luce (o usando le unità dei cosmologi 67,4 km/s/Mpc).

Dall'altro abbiamo nuove misurazioni di stelle pulsanti nelle galassie locali, anche estremamente preciso, che ha misurato la costante di Hubble a 50, 400 miglia all'ora per milione di anni luce (o usando le unità cosmologiche 73,4 km/s/Mpc). Questi sono più vicini a noi nel tempo.

Entrambe queste misurazioni affermano che il loro risultato è corretto e molto preciso. Le incertezze delle misurazioni sono solo di circa 300 miglia all'ora per milione di anni luce, quindi sembra davvero che ci sia una differenza significativa nel movimento. I cosmologi si riferiscono a questo disaccordo come "tensione" tra le due misurazioni:entrambe stanno statisticamente tirando risultati in direzioni diverse, e qualcosa deve scattare.

Nuova fisica?

Allora cosa scatterà? Al momento la giuria è fuori. Potrebbe essere che il nostro modello cosmologico sia sbagliato. Quello che si vede è che l'universo si sta espandendo più velocemente nelle vicinanze di quanto ci aspetteremmo in base a misurazioni più distanti. Le misurazioni di Cosmic Microwave Background non misurano direttamente l'espansione locale, ma piuttosto inferirlo tramite un modello:il nostro modello cosmologico. Questo ha avuto un enorme successo nel prevedere e descrivere molti dati osservativi nell'universo.

Quindi, anche se questo modello potrebbe essere sbagliato, nessuno ha escogitato un modello semplice e convincente che possa spiegarlo e, allo stesso tempo, spiegare tutto il resto che osserviamo. Ad esempio potremmo provare a spiegarlo con una nuova teoria della gravità, ma poi altre osservazioni non combaciano. Oppure potremmo provare a spiegarlo con una nuova teoria della materia oscura o dell'energia oscura, ma poi ulteriori osservazioni non si adattano – e così via. Quindi se la tensione è dovuta alla nuova fisica, deve essere complesso e sconosciuto.

Una spiegazione meno entusiasmante potrebbe essere che ci siano "incognite sconosciute" nei dati causate da effetti sistematici, e che un'analisi più attenta potrebbe un giorno rivelare un effetto sottile che è stato trascurato. O potrebbe essere solo un colpo di fortuna statistico, che scomparirà quando verranno raccolti più dati.

Al momento non è chiaro quale combinazione di nuova fisica, effetti sistematici o nuovi dati risolveranno questa tensione, ma qualcosa deve dare. L'immagine del muffin in espansione dell'universo potrebbe non funzionare più, e i cosmologi sono in corsa per vincere una "grande cottura cosmica" per spiegare questo risultato. Se è necessaria una nuova fisica per spiegare queste nuove misurazioni, allora il risultato sarà un cambiamento clamoroso della nostra immagine del cosmo.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.