La rivista Nature Astronomy pubblica oggi uno studio delle Università di Milano e Durham che ribadisce la validità della teoria della relatività generale anche su scala cosmologica: l’energia oscura si conferma una presenza necessaria per spiegare il comportamento del nostro Universo. “Comprendere perché l’espansione dell’Universo stia oggi accelerando è probabilmente la domanda più affascinante della cosmologia moderna”, commenta Luigi Guzzo, professore ordinario di Astronomia e astrofisica dell’Università di Milano e ricercatore associato dell’INAF e INFN, co-autore dell’articolo che esce oggi su Nature Astronomy. Lo studio cerca di dare risposta proprio a questa domanda mettendo a confronto l’ipotesi dell’esistenza dell’energia oscura con quella di una possibile incompletezza della teoria della Relatività Generale di Einstein, più precisamente di un “difetto” nella sua applicazione su scala cosmologica.

La ricerca

Usando un approccio innovativo che ha utilizzato dati sperimentali e simulazioni numeriche, ricercatori dell’Università degli Studi di Milano e della Durham University (UK) hanno dimostrato che una modifica anche piccola delle equazioni della Relatività Generale porterebbe ad un Universo in cui le galassie si ammassano e si muovono in modo molto diverso dall’Universo reale. Lo studio rende poco plausibile l’ipotesi che l’accelerazione dell’espansione dell’Universo scoperta nel 1998 sia dovuta ad un’incompletezza della teoria di Einstein. Questo ribadisce inoltre la presenza della misteriosa energia oscura, necessaria a “spingere” l’Universo. “In questo lavoro abbiamo utilizzato la Sloan Digital Sky Survey (SDSS), la più grande mappa tridimensionale di galassie, che contiene informazioni dettagliate sulle proprietà delle singole galassie, come, in particolare, la loro massa totale in stelle”, sottolinea il primo autore dell’articolo, Jianhua He, dell’Università di Durham. “Questo ci ha permesso di riprodurre le galassie nei nostri “Universi” simulati al calcolatore in modo coerente con quelle vere. La novità del nostro approccio è stata di esser riusciti a confrontare teoria e dati sperimentali laddove finora non era stato fatto”. Jianhua He e collaboratori hanno infatti simulato la distribuzione e le velocità delle galassie nel caso del modello standard basato sulla Relatività Generale, assieme ad una lieve variante della medesima [i cosiddetti modelli f(R)]. Il risultato è stato che le galassie simulate con la teoria di Einstein (che include l’energia oscura attraverso la famosa costante cosmologica) hanno riprodotto la distribuzione statistica di posizioni e velocità in modo sorprendentemente accurato. Al contrario, la simulazione del modello “modificato” si allontana fortemente dai dati sperimentali.

Crediti immagine: NASA/STScI