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Fino ad alcuni decenni fa gli astronomi erano convinti che la gravità
fosse l'unica forza responsabile dell'Universo su larga scala così come
era stato descritto nella teoria della relatività generale di Einstein.
Tuttavia da qualche anno è stato osservato che le galassie si
allontanano tra loro ad una velocità che sembra maggiore di quanto ci
si aspetta dalla semplice espansione dovuta al Big-Bang.

E' un risultato alquanto scioccante al punto che i cosmologi hanno
utilizzato un nome particolare per definire questo fenomeno ancora
inspiegabile: energia scura. Questo termine cela in un certo senso
l'ignoranza degli scienziati che stanno cercando di capire il
comportamento antigravitazionale che sta accadendo all'Universo e
nessuno sa non solo perchè sta succedendo ma nemmeno quali siano le
implicazioni per il futuro stesso dell'Universo.
La scoperta di questo fenomeno ha da qualche tempo cambiato la
visione dei cosmologi verso la ricerca di una teoria del tutto che possa descrivere in maniera unificata le leggi della natura sia su scale
microscopiche, formulate attualmente nella teoria quantistica, che su
quelle macroscopiche, descritte invece dalla teoria generale della
relatività.
Nell'autunno di quest'anno la NASA e il Dipartimento dell'Energia
degli Stati Uniti metteranno a disposizione degli scienziati la
possibilità di presentare proposte di ricerca che utilizzeranno i dati
scientifici di un satellite la cui missione, valutata intorno ai 600
milioni di dollari, avrà lo scopo di studiare l'energia scura, anche se
qualcuno teme che la missione non sarà abbastanza fondamentale per
capire la natura di questa forza misteriosa.
Tutto è cominciato nel 2001 con la scoperta della supernova più
distante di tipo 1a denominata SN 1997ff la cui luce, proveniente da
una distanza di circa 10 miliardi di anni e della quale si conosce la
luminosità, appariva molto più debole di quanto avrebbe dovuto essere
se l'Universo si espandesse ad un ritmo costante. E' come se l'Universo
fosse passato da una fase iniziale di decelerazione, dove era importante
la forza di gravità, ad una fase di accelerazione, dove invece continua a
prevalere l'energia scura. Finora, nessuno sa cosa sia e c'è chi dice che
potrebbe essere una sorta di costante cosmologica, che era stata
introdotta dallo stesso Einstein nelle sue equazioni della relatività
come una sorta di forza repulsiva per controbilanciare la forza di
gravità, oppure ancora si tratterrebbe di una quinta forza a noi
sconosciuta o di una componente intrinseca dell'Universo, forse
l'energia dello spazio vuoto, che agisce come una maglia in tutto
l'Universo su larga scala.

 

Oggi, grazie ai dati del satellite WMAP (Wilkinson Microwave
Anisotropy Probe), sappiamo che l'Universo ha un'età di 13.7 miliardi
di anni, che è caratterizzato dal 4% di materia ordinaria visibile, dal
22% di materia sconosciuta, denominata anche in questo caso materia
scura perchè non sappiamo nulla sulla sua natura e di cui ci si aspetta
di avere delle risposte dagli esperimenti condotti al Large Hadron  Collider di Ginevra, e quindi dal 74% di energia scura che causa
l'espansione accelerata dell'Universo.
Tra le varie spiegazioni sopra citate sulla natura dell'energia scura
sembra esisterne una anche se risulta la meno evidente. Nel 1917
Einstein inventò la costante cosmologica, una sorta di repulsione
cosmica alla gravità per bilanciare l'espansione dell'Universo. Di fatto,
Einstein la abbandonò successivamente quando venne a sapere dalle
osservazioni di Hubble che l'Universo era in espansione. Tuttavia, la
teoria dei quanti l'ha resuscitata perchè si è visto come lo spazio vuoto
potrebbe essere riempito di energia che avrebbe le proprietà della
costante cosmologica di Einstein, anche se i tentativi di calcolare
questa quantità di energia danno dei valori spaventosamente grandi.
Sembra che ci sia qualcosa che sfugga ai fisici nella comprensione dei
fenomeni della natura e scoprire il significato profondo della costante
cosmologica dovrebbe portare gli scienziati a capire ciò che essi
chiamano "il vuoto" ossia la struttura stessa della realtà. Ad ogni
modo, la costante di Einstein è una spiegazione molto vantaggiosa
dell'energia scura perchè le altre sollevano più domande che risposte.
Se quindi la costante di Einstein è l'energia scura è comunque più
piccola di quanto previsto di un fattore pari a 10⁶⁰
I fisici dovrebbero perciò cercare di spiegare quel numero e trovare
una teoria che genera tutti i tipi di universi, i cosiddetti multiversi. A
questa idea è stata già data una forma matematica dalla teoria delle
stringhe che descrive i costituenti fondamentali della natura come
piccolissime stringhe arrotolate, un'idea elegante che spiega in
principio tutte le forze della natura ma che porta ad un numero di
almeno 10⁵⁰⁰ potenziali universi. 

Forse l'energia scura è una sorta di "quinta forza" che non abbiamo
ancora scoperto oppure il risultato di non aver compreso bene la forza
di gravità. Certamente, quello dell'energia scura rappresenta uno dei 10 più importanti misteri dell'astrofisica moderna e continuerà ad esserlo
per i prossimi decenni.

 

Corrado Ruscica