Anche se eravamo consapevoli che c'era ancora molto da scoprire, l'apparente accordo tra le nostre osservazioni, i calcoli e il quadro teorico indicava che la nostra conoscenza dell'universo era destinata a crescere in modo significativo e senza interruzioni.

Tuttavia, grazie a osservazioni e calcoli sempre più sofisticati, l’emergere di un “difetto tecnico” apparentemente piccolo nella nostra comprensione dell’universo si è rivelato capace di inceppare ingranaggi apparentemente perfettamente oliati. Inizialmente si pensava che il problema potesse essere risolto con calcoli e misurazioni ancora più precisi, ma non è stato così.

La "tensione cosmologica" (o Tensione di Hubble), è una discrepanza tra i due modi in cui calcoliamo il cosiddetto parametro di Hubble, H₀ , che descrive l'espansione dell'universo.

Il parametro Hubble può essere calcolato seguendo due percorsi:

• Le osservazioni astrofisiche di corpi celesti definiti locali, cioè non molto lontani da noi:è possibile calcolare la velocità con cui si allontanano corpi a diverse distanze. L'espansione e H₀ in questo caso viene calcolato confrontando velocità e distanze.
• I calcoli si basano sui dati del fondo cosmico a microonde CMB, una radiazione debole ed estremamente distante risalente all'universo primordiale. Le informazioni che raccogliamo a quella distanza ci permettono di calcolare il tasso di espansione dell'universo e il parametro di Hubble.

Queste due fonti hanno fornito valori di H₀ non esattamente uguali, ma molto vicini e coerenti , e all'epoca sembrava che i due metodi mostrassero un buon accordo. Bingo.

Era intorno al 2013 quando ci siamo accorti che “i numeri non quadravano”. "La discrepanza emersa potrebbe sembrare piccola, ma dato che le barre di errore su entrambi i lati stanno diventando molto più piccole, questa separazione tra le due misurazioni sta diventando grande", spiega Khalife.

I due valori iniziali di H₀ , infatti, non erano troppo precise, e poiché le "barre di errore" erano abbastanza grandi da sovrapporsi, c'era la speranza che future misurazioni più precise finalmente coincidessero. "Poi è arrivato l'esperimento di Planck, che ha fornito barre di errore molto piccole rispetto agli esperimenti precedenti" ma mantenendo comunque la discrepanza, deludendo le speranze di una facile risoluzione.

Planck è stato un satellite lanciato nello spazio nel 2007 per raccogliere un'immagine della CMB così dettagliata come mai prima d'ora. I risultati, pubblicati qualche anno dopo, confermarono che la discrepanza era reale e quella che era una preoccupazione moderata si trasformò in una crisi significativa. Insomma:le sezioni più recenti e vicine dell'universo che osserviamo raccontano una storia diversa, o meglio sembrano obbedire a una fisica diversa, rispetto a quelle più antiche e lontane, una possibilità molto improbabile.

Se non è un problema di misurazioni potrebbe trattarsi di un difetto della teoria, pensavano in molti. Il modello teorico attualmente accettato è chiamato ΛCDM. ΛCDM si basa in gran parte sulla Relatività Generale - la teoria sull'universo più straordinaria, elegante e ripetutamente confermata dall'osservazione, formulata da Albert Einstein più di un secolo fa - e tiene conto della materia oscura (interpretata come fredda e lenta) e dell'energia oscura. come costante cosmologica.

Negli ultimi anni sono stati proposti vari modelli alternativi o estensioni al modello ΛCDM, ma finora nessuno si è dimostrato convincente (o talvolta anche banalmente verificabile) nel ridurre significativamente la "tensione".

"È importante testare questi diversi modelli, vedere cosa funziona e cosa può essere escluso, in modo da poter restringere il percorso o trovare nuove direzioni verso cui rivolgersi", spiega Khalife. Nel loro nuovo articolo, lui e i suoi colleghi, sulla base di ricerche precedenti, hanno messo in fila 11 di questi modelli, portando un po' di ordine nella giungla teorica che si è creata.

I modelli sono stati testati con metodi analitici e statistici su diversi insiemi di dati, sia dell'universo vicino che di quello lontano, inclusi i risultati più recenti del SH₀ ES (Supernova H₀ per l'Equazione di Stato) e SPT-3G (la nuova fotocamera aggiornata del South Pole Telescope, che raccoglie la CMB). Il lavoro è stato pubblicato sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics .

Tre dei modelli selezionati che nei lavori precedenti si erano rivelati soluzioni praticabili sono stati infine esclusi dai nuovi dati presi in considerazione da questa ricerca. Gli altri tre modelli, invece, sembrano ancora in grado di ridurre la tensione, ma questo non risolve il problema.

"Abbiamo scoperto che questi potrebbero ridurre la tensione in modo statisticamente significativo, ma solo perché hanno barre di errore molto grandi e le previsioni che fanno sono troppo incerte per gli standard della ricerca cosmologica", afferma Khalife.

"C'è una differenza tra risolvere e ridurre:questi modelli riducono la tensione da un punto di vista statistico, ma non la risolvono", il che significa che nessuno di loro prevede un valore elevato di H_{0 solo dai dati CMB. Più in generale nessuno dei modelli testati si è rivelato superiore agli altri studiati in questo lavoro nel ridurre la tensione.}

"Dal nostro test ora sappiamo quali sono i modelli a cui non dovremmo guardare per risolvere la tensione", conclude Khalife, "e conosciamo anche i modelli a cui potremmo guardare in futuro."

Questo lavoro potrebbe costituire la base per i modelli che verranno sviluppati in futuro e, vincolandoli con dati sempre più precisi, potremmo avvicinarci allo sviluppo di un nuovo modello per il nostro universo.