Waterloo, Ontario— Gli scienziati hanno scoperto un “difetto cosmico” nella gravità dell'universo? Questo è ciò che crede un team canadese dopo aver scoperto che la teoria della relatività generale di Albert Einstein non corrisponde esattamente a ciò che gli astronomi vedono ai margini dell'universo!
La famosa teoria di Einstein è stata la spina dorsale della fisica moderna per 100 anni, aiutando a spiegare come funziona la gravità qui sulla Terra e nello spazio. Inoltre, innumerevoli studi hanno dimostrato nel corso degli anni l’esattezza di questa teoria, confermando che la gravità influenza le nostre tre dimensioni fisiche nonché la quarta dimensione del tempo.
“Questo modello di gravità è stato essenziale per tutto, dalla teoria del Big Bang all’imaging dei buchi neri”, spiega Robin Wen, autore principale del progetto e studente laureato in fisica matematica presso l’Università di Waterloo, in una dichiarazione universitaria.
“Ma quando cerchiamo di comprendere la gravità a livello cosmico, a livello degli ammassi di galassie e oltre, incontriamo chiare contraddizioni con le previsioni della relatività generale. È come se la gravità stessa avesse completamente smesso di corrispondere alla teoria di Einstein. Chiamiamo questa contraddizione un 'problema tecnico cosmologico'.” : La gravità diventa circa l'1% più debole quando si tratta di distanze di miliardi di anni luce.
Lo studio pubblicato in Giornale di cosmologia e fisica delle astroparticelleHa studiato la possibilità che la forza gravitazionale che governa l'intero universo (la costante gravitazionale cosmologica) potrebbe essere leggermente diversa dalla costante gravitazionale di Newton che governa la gravità su scale più piccole, come l'orbita dei pianeti attorno al Sole.
“Circa un secolo fa, gli astronomi scoprirono che il nostro universo si stava espandendo”, afferma Niayesh Afshordi, professore di astrofisica all'Università di Waterloo e ricercatore presso il Perimeter Institute.
“Più le galassie sono lontane, più velocemente si muovono, fino al punto in cui sembrano muoversi quasi alla velocità della luce, il massimo consentito dalla teoria di Einstein. I nostri risultati suggeriscono che anche la teoria di Einstein, su queste stesse scale, può farlo essere inadeguato”.
Allora perché gli scienziati dovrebbero pensare ad un'idea così folle per modificare la teoria rivoluzionaria di Einstein? Si scopre che alcune teorie alternative della gravità quantistica, come la gravità di Hořava-Lifshitz, prevedono naturalmente un tale squilibrio cosmologico tra la scala grande e quella piccola. Il nuovo studio fornisce un modo semplice per implementare questo effetto come “nota a piè di pagina” al modello cosmologico standard.
Wen e colleghi hanno introdotto un nuovo parametro singolo chiamato Omega_g Che determina la differenza tra costante gravitazionale universale e newtoniana. Hanno scoperto che le attuali osservazioni del satellite Planck che misura il fondo cosmico a microonde favoriscono un valore omega di circa -0,01, ovvero una differenza di circa l’1% nella forza gravitazionale su scala cosmica rispetto a quella locale.
Omega_g negativo porta a una gravità leggermente più debole, che si traduce nell’espansione dell’universo su scala più grande. Questo sottile effetto potrebbe alleviare leggermente alcuni dei problemi di vecchia data tra le diverse osservazioni cosmologiche nel Modello Standard.
“Consideratela come una nota a piè di pagina della teoria di Einstein”, afferma Wen. “Una volta raggiunto il Regno Cosmico, si applicano termini e condizioni.”
“Questo nuovo modello potrebbe essere solo la prima prova del puzzle cosmico che stiamo iniziando a svelare attraverso lo spazio e il tempo”, aggiunge Afshordi.
I ricercatori avvertono che, sulla base dei dati attuali, l’esistenza di un’anomalia cosmica non è ancora definitiva. Saranno necessarie misurazioni più precise da futuri esperimenti che mappano il fondo cosmico a microonde e la distribuzione della materia nello spazio profondo per confermare o escludere questo possibile collasso della relatività generale alla fine dell’universo.