L’espansione dell’Universo potrebbe fermarsi

Espansione dell'universo

Dopo quasi 13,8 miliardi di anni l’espansione dell’Universo potrebbe arrestarsi. Da quel momento in poi, iniziare lentamente a contrarsi, suggerisce una nuova ricerca pubblicata sulla rivista Proceedings of National Academy of Sciences (PNAS) (rif.). Nello studio, tre scienziati tentano di modellare la natura dell’energia oscura. La forza misteriosa, sembra causare l’espansione dell’universo sempre più velocemente, sulla base di osservazioni dell’espansione cosmica. Nel modello cosmologico del team, invece l’energia oscura non è una forza costante della natura, ma un’entità chiamata “quintessenza”, che può variare nel tempo.

La fine dell’espansione

I ricercatori hanno ipotizzato che se l’espansione dell’universo ha accelerato per miliardi di anni, la forza repellente dell’energia oscura potrebbe indebolirsi. Secondo il modello, l’accelerazione dell’universo, potrebbe terminare rapidamente entro i prossimi 60 milioni di anni. Quindi, entro 100 milioni di anni, il cosmo potrebbe smettere del tutto di espandersi e probabilmente entrare in un’era di lenta contrazione che termina, miliardi di anni da ora, con la morte o forse la rinascita dello spazio-tempo.

Questo processo potrebbe accadere “molto” rapidamente, ha affermato il coautore dello studio Paul Steinhardt, direttore del Princeton Center for Theoretical Science presso la Princeton University nel New Jersey. “Tornando indietro nel tempo di 65 milioni di anni, l’asteroide Chicxulub ha colpito la Terra ed ha eliminato i dinosauri”, ha detto Steinhardt. “Su scala cosmica, 65 milioni di anni sono straordinariamente brevi”.

L'immagine descrive l'espansione del nostro cosmo sulla scala temporale.
L’immagine descrive l’espansione del nostro cosmo sulla scala temporale.

L’energia oscura nel vuoto

Sin dagli anni ’90, abbiamo compreso che l’espansione dell’universo è in accelerazione. Lo spazio tra le galassie sta aumentando più velocemente di quanto non fosse miliardi di anni fa. I ricercatori hanno chiamato la ignota fonte di questa accelerazione, energia oscura. Questa energia è un entità invisibile che sembra funzionare in contrasto con la gravità, allontanando tra loro gli oggetti più massicci.

Sebbene l’energia oscura rappresenti circa il 70% della massa-energia totale dell’universo, le sue proprietà rimangono un mistero totale. Una teoria, introdotta da Albert Einstein, afferma che questa energia sia una costante cosmologica. Una energia immutabile che s’intrecciata col tessuto dello spazio-tempo. Se così fosse, la forza esercitata dall’energia oscura non varia e l’universo dovrebbe continuare ad accelerare per sempre. L’ipotesi di Paul Steinhardtal, di contro, suggerisce che l’energia oscura non ha bisogno di essere una costante. Piuttosto, questa potrebbe essere qualcosa molto simile ad un campo dinamico che cambia nel tempo. 

Quest’ultimo, può essere respingente o attraente a seconda del rapporto tra la sua energia cinetica e potenziale in un dato momento. Negli ultimi 14 miliardi di anni, la “quintessenza” è stata respingente. Nella maggior parte di quel periodo, tuttavia, non ha contribuito in modo massivo all’espansione dell’universo. Negli ultimi 5 miliardi di anni, quando il campo dinamico divenne la componente dominante, il suo effetto repulsivo fece accelerare l’espansione dell’universo. “La domanda che stiamo sollevando in questo lavoro è ‘Questa accelerazione durarà per sempre? Se no, quali sono le alternative, e in quanto tempo potrebbero cambiare le cose?” si domanda Paul Steinhardt.

La fine dell’energia oscura

Steinhardt ed i suoi colleghi, Anna Ijjas e Cosmin Andrei di Princeton, hanno previsto come le proprietà della “quintessenza” potrebbero cambiare nei prossimi miliardi di anni. Il team, ha creato un modello fisico che mostra come questo campo dinamico, vari il suo potere repellente e attraente nel tempo. Quando il modello del team è stato in grado di riprodurre in modo affidabile la storia dell’espansione dell’universo, i ricercatori hanno concentrato le loro attenzioni su previsioni future.

Con loro sorpresa, l’energia oscura nel modello può decrescere con il tempo. La forza del campo dinamico può indebolirsi e se lo fa in un certo modo, la proprietà antigravitazionale dell’energia oscura scompare e ritorna a qualcosa simile alla materia ordinaria. Secondo il modello, la forza repellente dell’energia oscura potrebbe trovarsi nel mezzo di un rapido declino iniziato potenzialmente miliardi di anni fa.

In questo scenario, l’espansione sta già rallentando oggi. Presto, forse entro circa 60 milioni di anni, quell’accelerazione potrebbe fermarsi del tutto, quindi, entro soli 100 milioni di anni, l’energia oscura potrebbe diventare attraente, provocando la contrazione dell’intero Universo. In altre parole, dopo quasi 14 miliardi di anni di crescita, lo spazio potrebbe iniziare a contrarsi molto lentamente.

La fine dell’universo

Dopo questa fase di contrazione, l’Universo collassa su se stesso in un grande crunch. Arriva quindi la fine dello spazio-tempo come lo conosciamo. L’Universo si contrae per tornare alle sue condizioni originali per dare poi vita ad un altro Big Bang o “rimbalzo”, generando un nuovo cosmo dalle ceneri di quello vecchio (rif.). In base ad un ulteriore ipotesi del professor Paul Steinhardt, l’universo segue uno schema ciclico di espansione e contrazione. Se tutto ciò fosse confermato, il nostro Universo attuale potrebbe non essere il primo o l’unico universo, ma solo l’ultimo di una serie infinita di universi che si sono espansi e contratti prima del nostro. E tutto dipende dalla natura mutevole dell’energia oscura.

Rappresentazione grafica della ciclicità dell'universo.
Rappresentazione grafica della ciclicità dell’universo.

Quanto è plausibile tutto questo? “L’interpretazione della “quintessenza” è una “supposizione perfettamente ragionevole per ciò che è e che conosciamo dell’energia oscura” ha affermato Hinshaw. Ma poiché tutte le nostre osservazioni provengono da oggetti distanti da milioni a miliardi di anni luce da noi, i dati attuali possono solo informare sul passato dell’universo, ne sul suo presente o tanto meno su futuro. Quindi, l’Universo potrebbe benissimo precipitare verso una crisi, e non avremmo modo di saperlo fino all’inizio della fase di contrazione.

Sfortunatamente, non esiste alcun modo per verificare se la “quintessenza” sia reale o se l’espansione cosmica abbia iniziato a rallentare. Per ora, si tratta solo di adattare le osservazioni passate ad una nuova teoria cosmologica e gli autori lo fanno tremendamente bene nel loro ultimo articolo. 

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