Energia oscura e materia oscura sono due costanti nell’astronomia moderna, perché sono misteriose e non solo nel nome.
Fin dall’inizio del Novecento gli scienziati sanno che l’Universo si espande e quello che però ha sorpreso il mondo della cosmologia è che questa espansione sta accelerando.
A spingere le galassie le une lontano dalle altre sarebbe un misterioso fenomeno chiamato energia oscura: una proprietà dello spaziotempo che, in pratica, funziona come una forza repulsiva cosmica.
Energia oscura: verso l’infinito… e una sua spiegazione plausibile
Per oltre vent’anni il modello standard, chiamato Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM), ha dato per scontato che questa energia resti costante nel tempo e una supposizione semplice ma potentissima, diventata il pilastro della cosmologia moderna.
Eppure una domanda continua a tormentarci: e se l’energia oscura non fosse così costante come crediamo?
DESI e il dubbio che cambia tutto
Negli ultimi anni, nuove osservazioni hanno iniziato a incrinare questa certezza.
I dati raccolti dal Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI): un progetto che mappa con precisione la distribuzione delle galassie nell’Universo e hanno fatto emergere una possibilità affascinante: l’energia oscura potrebbe essere dinamica, e cambiare nel tempo.
Se confermata, questa scoperta cambierebbe radicalmente il modo in cui concepiamo il cosmo, spostando il paradigma oltre il modello ΛCDM.
Ma c’è un problema: non sappiamo ancora come un’energia oscura “variabile” influenzi la crescita e la forma delle strutture cosmiche, dalle galassie agli ammassi.
Un Universo simulato (e in evoluzione)
Per rispondere a questa domanda, un team internazionale guidato dal professor Tomoaki Ishiyama dell’Università di Chiba (Giappone) ha realizzato una delle simulazioni cosmologiche più imponenti di sempre.
Lo studio, pubblicato su Physical Review D, ha coinvolto anche Francisco Prada (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spagna) e Anatoly A. Klypin (New Mexico State University, USA).
Usando il supercomputer giapponese Fugaku, i ricercatori hanno condotto tre simulazioni N-body ad altissima risoluzione, ciascuna con un volume otto volte superiore rispetto ai modelli precedenti.
Una di queste seguiva il modello ΛCDM classico; le altre due includevano invece una componente di energia oscura dinamica (DDE).
Confrontando i risultati, il team è riuscito a isolare l’effetto delle variazioni dell’energia oscura e, infine, a testare un modello aggiornato basato sui dati reali di DESI.
Quando un piccolo cambiamento riscrive il destino cosmico
A prima vista, le differenze tra i modelli sembravano minime, ma tutto è cambiato quando gli scienziati hanno aumentato la densità di materia dell’Universo del 10%, come indicato dai dati DESI.
Quel piccolo aggiustamento ha avuto un effetto gigantesco: la maggiore quantità di materia ha intensificato la forza di gravità, favorendo la formazione di ammassi di galassie molto più massicci.
Secondo la simulazione basata su DESI, nell’Universo primordiale ci sarebbero potuti essere fino al 70% di ammassi in più rispetto a quanto previsto dal modello standard.
In pratica, il “tessuto” dell’Universo sarebbe risultato più denso e strutturato.
Le onde fossili dell’Universo
Gli scienziati hanno poi studiato le oscillazioni acustiche barioniche (BAO), ovvero le tracce lasciate dalle onde sonore che attraversavano il plasma dell’Universo primordiale e queste onde funzionano come una sorta di metro cosmico per misurare distanze su scale immense.
Nel modello DESI-DDE, il picco BAO si è spostato del 3,71% verso scale più piccole, una corrispondenza sorprendentemente precisa con i dati osservativi reali; un risultato che dà solidità alla teoria, mostrando che la simulazione riflette ciò che gli strumenti astronomici stanno effettivamente registrando.
Galassie più unite, universo più coerente
Un altro risultato interessante riguarda la distribuzione delle galassie: nel modello con energia oscura dinamica, il loro raggruppamento è risultato più marcato, soprattutto su piccole distanze.
Ciò si spiega con la maggiore densità di materia, che rende più intensa la forza gravitazionale.
In sostanza, le galassie “sentono” di più la reciproca attrazione.
“Le nostre simulazioni mostrano che i parametri cosmologici, in particolare la densità di materia, influenzano la formazione delle strutture molto più della sola componente di energia oscura dinamica”, spiega Ishiyama.
Il futuro delle mappe cosmiche
Il lavoro del team giapponese non è solo un esercizio teorico.
Le simulazioni serviranno infatti come base per interpretare i dati delle prossime campagne osservative, come quelle del Subaru Prime Focus Spectrograph e delle nuove fasi di DESI.
“Nei prossimi anni ci aspettiamo misurazioni ancora più precise dei parametri cosmologici”, conclude Ishiyama. “Questo studio fornisce un quadro teorico solido per comprendere le scoperte che verranno.”
Conclusione
In altre parole, l’energia oscura potrebbe non essere una costante immutabile, ma un attore dinamico nella storia dell’Universo; e se così fosse, la cosmologia starebbe per entrare in una nuova era: quella in cui l’Universo stesso non smette mai davvero di cambiare.
