C'è qualcosa di strano nella nostra teoria dell'universo. Quasi tutto si adatta, ma c'è una mosca nell'unguento cosmico, un granello di sabbia nel panino infinito. Alcuni scienziati pensano che il colpevole potrebbe essere la gravità e che sottili increspature nel tessuto dello spazio-tempo potrebbero aiutarci a trovare il pezzo mancante.

Un nuovo documento scritto da uno scienziato dell'Università di Chicago illustra come potrebbe funzionare. Pubblicato il 21 dicembre in Revisione fisica D , il metodo dipende dalla ricerca di tali increspature che sono state piegate viaggiando attraverso buchi neri supermassicci o grandi galassie nel loro cammino verso la Terra.

Il guaio è che qualcosa sta facendo espandere l'universo non solo, ma si espandono sempre più velocemente nel tempo e nessuno sa cosa sia. (La ricerca del tasso esatto è un dibattito in corso in cosmologia).

Gli scienziati hanno proposto tutti i tipi di teorie su quale potrebbe essere il pezzo mancante. "Molti di questi si basano sul cambiamento del modo in cui funziona la gravità su larga scala, " ha detto il coautore del documento Jose María Ezquiaga, un borsista postdottorato della NASA Einstein presso il Kavli Institute for Cosmological Physics presso l'UChicago. "Quindi le onde gravitazionali sono il messaggero perfetto per vedere queste possibili modifiche della gravità, se esistono".

Le onde gravitazionali sono increspature nel tessuto dello spazio-tempo stesso; dal 2015, l'umanità è stata in grado di rilevare queste increspature utilizzando gli osservatori LIGO. Ogni volta che due oggetti massicciamente pesanti si scontrano altrove nell'universo, creano un'increspatura che viaggia nello spazio, portando la firma di ciò che l'ha creato, forse due buchi neri o due stelle di neutroni che si scontrano.

Nella carta, Ezquiaga e il coautore Miguel Zumalácarregui sostengono che se tali onde colpiscono un buco nero supermassiccio o un ammasso di galassie nel loro cammino verso la Terra, la firma dell'increspatura cambierebbe. Se ci fosse una differenza di gravità rispetto alla teoria di Einstein, la prova sarebbe incorporata in quella firma.

Per esempio, una teoria per il pezzo mancante dell'universo è l'esistenza di una particella in più. Una tale particella sarebbe, tra gli altri effetti, generare una sorta di sfondo o "mezzo" attorno a oggetti di grandi dimensioni. Se un'onda gravitazionale viaggiante colpisce un buco nero supermassiccio, genererebbe onde che si confonderebbero con l'onda gravitazionale stessa. A seconda di ciò che ha incontrato, la firma dell'onda gravitazionale potrebbe portare un "eco, "o presentarsi criptato.

"Questo è un nuovo modo per sondare scenari che non potevano essere testati prima, " Disse Ezquiaga.

Il loro documento delinea le condizioni per trovare tali effetti nei dati futuri. La prossima corsa di LIGO dovrebbe iniziare nel 2022, con un aggiornamento per rendere i rilevatori ancora più sensibili di quanto non lo siano già.

"Nella nostra ultima sessione di osservazione con LIGO, vedevamo una nuova lettura di onde gravitazionali ogni sei giorni, che è incredibile. Ma nell'intero universo, pensiamo che stiano effettivamente accadendo una volta ogni cinque minuti, " Ha detto Ezquiaga. "Nel prossimo aggiornamento, potremmo vederne così tanti:centinaia di eventi all'anno".

I numeri aumentati, Egli ha detto, rendere più probabile che una o più onde abbiano viaggiato attraverso un oggetto massiccio, e che gli scienziati saranno in grado di analizzarli per trovare indizi sui componenti mancanti.

Zumalácarregui, l'altro autore sulla carta, è uno scienziato presso il Max Planck Institute for Gravitational Physics in Germania, nonché il Berkeley Center for Cosmological Physics presso il Lawrence Berkeley National Laboratory e l'Università della California, Berkeley.