L'energia oscura è uno dei più grandi misteri della scienza odierna. Ne sappiamo ben poco, altro che invisibile, riempie l'intero universo, e allontana le galassie l'una dall'altra. Questo sta facendo espandere il nostro cosmo a un ritmo accelerato. Ma cos'è? Una delle spiegazioni più semplici è che si tratta di una "costante cosmologica" - un risultato dell'energia dello spazio vuoto stesso - un'idea introdotta da Albert Einstein.

Molti fisici non sono soddisfatti di questa spiegazione, anche se. Vogliono una descrizione più fondamentale della sua natura. È un nuovo tipo di campo energetico o un fluido esotico? O è un segno che le equazioni di gravità di Einstein sono in qualche modo incomplete? Cosa c'è di più, non capiamo veramente l'attuale tasso di espansione dell'universo.

Ora il nostro progetto, il Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), ha fornito alcune risposte. Il nostro lavoro è stato pubblicato come una serie di 23 pubblicazioni, alcuni dei quali sono ancora in fase di peer review, descrivendo la più grande mappa cosmologica tridimensionale mai creata.

Attualmente, l'unico modo in cui possiamo sentire la presenza dell'energia oscura è con le osservazioni dell'universo lontano. Le galassie più lontane sono, più giovani ci appaiono. Questo perché la luce che emettono ha impiegato milioni o addirittura miliardi di anni per raggiungere i nostri telescopi. Grazie a questa sorta di macchina del tempo, possiamo misurare diverse distanze nello spazio in diversi tempi cosmici, aiutandoci a capire quanto velocemente l'universo si sta espandendo.

Utilizzando il telescopio Sloan Digital Sky Survey, abbiamo misurato più di 2 milioni di galassie e quasar, oggetti estremamente luminosi e distanti alimentati da buchi neri, negli ultimi due decenni. Questa nuova mappa copre circa 11 miliardi di anni di storia cosmica che era essenzialmente inesplorata, insegnandoci l'energia oscura come mai prima d'ora.

I nostri risultati mostrano che circa il 69% dell'energia del nostro universo è energia oscura. Dimostrano inoltre, di nuovo, che la forma più semplice di energia oscura di Einstein, la costante cosmologica, concorda di più con le nostre osservazioni.

Quando si combinano le informazioni della nostra mappa con altre sonde cosmologiche, come il fondo cosmico a microonde - la luce rimasta dal big bang - sembrano tutti preferire la costante cosmologica alle spiegazioni più esotiche dell'energia oscura.

Espansione cosmica in discussione

I risultati forniscono anche una migliore comprensione di alcune recenti controversie sul tasso di espansione dell'universo odierno e sulla geometria dello spazio.

Combinare le nostre osservazioni con gli studi sull'universo nella sua infanzia rivela crepe nella nostra descrizione della sua evoluzione. In particolare, la nostra misurazione dell'attuale tasso di espansione dell'universo è inferiore di circa il 10% rispetto al valore trovato utilizzando metodi diretti per misurare le distanze delle galassie vicine. Entrambi questi metodi affermano che il loro risultato è corretto e molto preciso, quindi la loro differenza non può essere semplicemente un caso statistico.

La precisione di eBOSS migliora questa crisi. Non esiste una spiegazione ampiamente accettata per questa discrepanza. Può essere che qualcuno abbia commesso un sottile errore in uno di questi studi. Oppure potrebbe essere un segno che abbiamo bisogno di una nuova fisica. Un'eccitante possibilità è che una forma di materia precedentemente sconosciuta proveniente dall'universo primordiale possa aver lasciato una traccia nella nostra storia. Questo è noto come "energia oscura precoce, "Pensato di essere presente quando l'universo era giovane, che avrebbe potuto modificare il tasso di espansione cosmica.

Recenti studi sul fondo cosmico a microonde hanno suggerito che la geometria dello spazio potrebbe essere curva invece di essere semplicemente piatta, il che è coerente con la teoria più accettata del big bang. Ma il nostro studio ha concluso che lo spazio è davvero piatto.

Anche dopo questi importanti progressi, i cosmologi di tutto il mondo rimarranno perplessi davanti all'apparente semplicità dell'energia oscura, la piattezza dello spazio e i controversi valori del tasso di espansione oggi. C'è solo un modo per andare avanti nella ricerca di risposte:creare mappe dell'universo più grandi e dettagliate. Diversi progetti mirano a misurare almeno dieci volte più galassie di quanto abbiamo fatto noi.

Se le mappe di eBOSS sono state le prime ad esplorare un vuoto precedentemente mancante di 11 miliardi di anni della nostra storia, la nuova generazione di telescopi realizzerà una versione ad alta risoluzione dello stesso periodo di tempo. È emozionante pensare al fatto che futuri sondaggi potrebbero essere in grado di risolvere i restanti misteri sull'espansione dell'universo nel prossimo decennio o giù di lì. Ma sarebbe altrettanto eccitante se rivelassero più sorprese.

Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.