Di  Jessica Orwige e Ellyn Lapointe

FONTE (in Inglese)

• Le prove suggeriscono che la nostra galassia si trova all’interno di un vuoto cosmico, una vasta distesa di spazio relativamente vuoto.
• Ma secondo le nostre leggi cosmologiche, questo vuoto non dovrebbe esistere.
• Una nuova ricerca sostiene che tale vuoto potrebbe spiegare il comportamento insolito delle galassie vicine.  

La nostra galassia, la Via Lattea , è solo una dei miliardi di galassie presenti nel nostro universo. Quindi, nel grande schema delle cose, non siamo poi così speciali. Ma se ci avviciniamo al nostro vicinato cosmico, la storia inizia a cambiare.

Un crescente numero di osservazioni suggerisce che viviamo nel mirino di un gigantesco vuoto cosmico , il più grande mai osservato. Gli astronomi hanno ipotizzato per la prima volta l’esistenza di un tale vuoto nel 2013 e da allora le prove della sua esistenza si sono accumulate.

Ma il punto è che questo vuoto gigante non dovrebbe esistere affatto. Se esiste, significa che probabilmente c’è qualcosa che non va nella nostra comprensione del cosmo.

Potremmo vivere in un vuoto che non dovrebbe esistere

Secondo una teoria fondamentale della cosmologia, detta principio cosmologico , la materia nell’universo dovrebbe essere distribuita uniformemente su scale molto grandi.

Il motivo per cui questo è importante è che, assumendo l’uniformità, gli scienziati possono applicare le stesse leggi della fisica agli oggetti vicini e agli oggetti ai margini dell’universo primordiale. In altre parole, tutto opera secondo le stesse leggi universali .

Si tratta di un approccio semplice e diretto allo studio e alla comprensione del nostro universo, che suggerisce che i vuoti, come quello in cui potremmo vivere, non dovrebbero esistere.

Ma numerose osservazioni condotte nell’ultimo decennio suggeriscono che la materia nell’universo potrebbe raggrupparsi in regioni ad alta e bassa densità , il che significa che potrebbe non essere poi così uniforme.

“Ormai è abbastanza chiaro che ci troviamo in una fase di significativa sottodensità”, ha detto a Business Insider Indranil Banik, ricercatore post-dottorato presso l’Università di St. Andrews.

“Ci sono ancora alcune persone che, in misura limitata, si oppongono. Ad esempio, alcuni hanno giustamente sostenuto che un tale vuoto non dovrebbe esistere nel modello standard, il che è vero. Purtroppo, questo non dimostra che non esista”, ha aggiunto.

Banik è coautore di un articolo pubblicato alla fine dell’anno scorso sulla rivista peer-reviewed Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , che suggerisce che potremmo vivere vicino al centro di questo vuoto – chiamato vuoto KBC – che si estende per circa 2 miliardi di anni luce. Abbastanza ampio da contenere 20.000 galassie della Via Lattea in fila, da un’estremità all’altra.

Il vuoto KBC sfida le leggi della cosmologia

Il vuoto KBC non è completamente vuoto. Non può esserlo, perché ci viviamo dentro. Ma, se i calcoli di Banik e dei suoi colleghi sono corretti, il vuoto sarebbe circa il 20% più vuoto dello spazio al di fuori dei suoi confini.

Potrebbe non sembrare un grande deficit, ma secondo uno studio recente è sufficiente a causare un comportamento confuso nel nostro vicinato cosmico locale.

In particolare, le stelle e le galassie vicine si stanno allontanando da noi più velocemente di quanto dovrebbero. I cosmologi hanno un valore, chiamato costante di Hubble , che usano per descrivere la velocità con cui l’espansione dell’universo sta accelerando.

La costante di Hubble dovrebbe avere lo stesso valore ovunque si guardi, che sia vicina o molto lontana. Il problema è che le galassie e le stelle nelle nostre vicinanze sembrano allontanarsi da noi più velocemente di quanto previsto dalla costante di Hubble, sfidando di fatto la nostra legge cosmologica che descrive come l’universo cresce ed evolve.

Gli astronomi non riescono a mettersi d’accordo sulla causa di questa discrepanza nella costante di Hubble e la controversia è diventata nota come tensione di Hubble .

Banik e i suoi colleghi suggeriscono che il vuoto potrebbe rappresentare una soluzione, poiché le regioni ad alta densità con gravità più forte al di fuori del vuoto potrebbero attrarre galassie e stelle verso di loro.

Banik sostiene che questi deflussi potrebbero spiegare perché i cosmologi abbiano calcolato un valore più elevato per la costante di Hubble quando osservano oggetti vicini. La materia si muove più velocemente nel vuoto, volando fuori dalla nostra regione vuota verso lo spazio esterno affollato.

Mistero risolto? Non ancora.

Se il vuoto esiste davvero, come suggeriscono le prove, potrebbe significare che dobbiamo rivedere alcune delle leggi fisiche che usiamo per descrivere il cosmo. Dopotutto, la teoria di Banik spiegherebbe perché la costante di Hubble è più elevata nella nostra regione cosmica locale.

“L’ipotesi che un vuoto locale possa spiegare la tensione di Hubble inducendo deflussi significativi sembra valida in linea di principio, soprattutto considerando i dati osservativi di supporto citati nello studio”, ha dichiarato in un’e-mail a BI Brian Keating, cosmologo e professore di fisica presso l’Università della California di San Diego, che studia la costante di Hubble.

Ma restano ancora domande a cui rispondere. Innanzitutto, quanto si estende l’influenza del vuoto?

“Se il vuoto locale non è rappresentativo del cosmo più ampio , questo potrebbe fornire solo una soluzione locale, non globale, e non risolverebbe la tensione di Hubble”, ha scritto Keating.

Keating ha anche osservato che la teoria di Banik presentava alcuni limiti, scrivendo che i risultati dello studio dipendevano dal tipo di modello di vuoto utilizzato. Modelli diversi forniscono previsioni diverse sugli effetti del vuoto e sul “flusso di massa”, ovvero la velocità media delle galassie mentre si muovono nel cosmo. Inoltre, i modelli possono offrire solo una visione semplificata di cosa sia realmente il vuoto.

Tutto ciò significa che il vuoto potrebbe offrire una soluzione, ma “non è ancora una ‘prova’ definitiva della risoluzione della tensione”, ha scritto Keating.

Ci sono anche altre soluzioni da considerare, come l’energia oscura primordiale . Questa teoria propone una nuova forma di energia che influenza la velocità di espansione dell’universo nelle sue fasi iniziali, portando infine alla tensione di Hubble che osserviamo oggi, come disse Keating.

Ma Banik ha osservato che la teoria dell’energia oscura primordiale è in conflitto con alcune verità sull’universo. Ad esempio, dovremmo modificare l’età delle stelle antiche per renderla valida. Altrimenti, queste stelle dovrebbero essere più vecchie dell’universo stesso, ha detto Banik.

Quindi, si attiene alla sua teoria del vuoto. Il suo prossimo progetto di ricerca è destinato ad analizzare i dati delle supernovae per capire se la costante di Hubble ritorna al valore previsto dal nostro modello cosmologico standard al di fuori del vuoto. Se la sua teoria è corretta, non dovrebbe esserci alcuna tensione di Hubble al di fuori dei confini del vuoto.

“Questa è la cosa principale che a volte mi tiene un po’ sveglio: preoccuparmi se le supernovae mostrano davvero che ci troviamo in un universo che si sta espandendo più velocemente e non c’è traccia del limite del vuoto”, ha detto Banik.

Fino ad allora, la tensione di Hubble rimarrà un mistero in attesa di essere risolto.