Per oltre 100 anni, le fondamenta della cosmologia moderna si sono basate su un unico ed elegante presupposto: che l’universo sia liscio e uniforme nelle sue scale più grandi. Tuttavia, una nuova ricerca suggerisce che questa convinzione di lunga data potrebbe essere errata. Prove emergenti indicano che l’universo potrebbe essere molto “più grumoso” di quanto precedentemente ipotizzato, una rivelazione che potrebbe rimodellare radicalmente la nostra comprensione dello spazio, del tempo e dell’evoluzione cosmica.
Il fondamento difettoso: il modello FLRW
Per capire perché questo è importante, bisogna guardare al modello FLRW (dal nome di Friedmann, Lemaître, Robertson e Walker). Poiché è impossibile mappare ogni singola galassia, i cosmologi hanno tradizionalmente utilizzato questo modello per semplificare l’universo. Presuppone due proprietà chiave:
- Omogeneità: l’universo sembra più o meno lo stesso indipendentemente dalla tua posizione.
- Isotropia: l’universo appare uguale in ogni direzione.
Trattando l’universo come un “fluido” omogeneo, gli scienziati sono stati in grado di interpretare quasi tutte le osservazioni cosmologiche attraverso questa lente. Ma se l’universo è effettivamente caratterizzato da irregolarità su larga scala – o “grumi” – allora gli strumenti matematici utilizzati per misurarlo nell’ultimo secolo potrebbero fornire una visione distorta della realtà.
Un nuovo modo di testare la realtà
In una serie di recenti documenti prestampati, i ricercatori hanno proposto e testato un nuovo metodo per determinare se il modello FLRW regge ancora.
- La metodologia: Timothy Clifton (Queen Mary University di Londra) e Asta Heinesen (Università di Copenaghen) hanno sviluppato un test utilizzando combinazioni di formule di distanza cosmica. Queste formule derivano dalle osservazioni di supernova e dalle fluttuazioni della densità della materia.
- Il benchmark “Zero”: Il test è progettato in modo tale che, se il modello FLRW è corretto, il risultato deve essere esattamente zero. Qualsiasi risultato diverso da zero funge da “pistola fumante”, indicando che il modello non riesce a descrivere l’universo reale.
- Il ruolo dell’intelligenza artificiale: Applicare questo test ai dati esistenti è notoriamente difficile perché la maggior parte dei set di dati passati erano già stati elaborati partendo dal presupposto che FLRW fosse vero. Per aggirare questo pregiudizio, Heinesen e Sofie Marie Koksbang (Università della Danimarca meridionale) hanno utilizzato la regressione simbolica, un metodo basato sull’intelligenza artificiale, per estrarre misurazioni della distanza senza fare affidamento sul vecchio modello.
I risultati sono stati sorprendenti: i ricercatori hanno ottenuto un risultato chiaro diverso da zero, suggerendo che il modello standard è effettivamente difettoso.
Perché è importante: risolvere i misteri cosmologici
Se questi risultati fossero confermati, potrebbero fornire “l’anello mancante” per molti dei maggiori grattacapi della fisica. Attualmente, i cosmologi sono alle prese con diversi fenomeni inspiegabili, tra cui:
- La discrepanza di espansione: una discrepanza tra la velocità con cui l’universo si è espanso nella sua storia iniziale e la velocità con cui si sta espandendo ora.
- Il puzzle dell’energia oscura: Misurazioni recenti suggeriscono che l’energia oscura, la misteriosa forza che guida l’espansione cosmica, potrebbe cambiare nel tempo, il che contraddice le teorie standard.
Clifton suggerisce che questi misteri potrebbero non essere causati dalla “nuova fisica” come la strana energia oscura, ma piuttosto da una matematica errata. Se l’universo è accidentato anziché liscio, le nostre misurazioni attuali sono semplicemente “medie” che non riescono a tenere conto delle irregolarità locali. Un universo irregolare creerebbe naturalmente le discrepanze che vediamo nei tassi di espansione e nelle misurazioni dell’energia.
La strada da percorrere
Sebbene i risultati siano provocatori, la comunità scientifica rimane cauta. I risultati non hanno ancora raggiunto la rigorosa soglia statistica richiesta per rivendicare una “scoperta” formale. Il gruppo di ricerca deve ora attendere dati astronomici più precisi dalle prossime missioni per vedere se il segnale regge.
Come ha osservato Subodh Patil dell’Università di Leiden, sebbene sia necessaria cautela per evitare una sovrainterpretazione dei dati, l’approccio in sé è “fantastico” perché affronta le questioni più fondamentali del settore.
“Ciò suggerisce che l’universo potrebbe non essere così semplice come appare”, afferma Timothy Clifton.
Conclusione
Se l’universo fosse effettivamente più irregolare di quanto consentito dai nostri modelli, potremmo essere sull’orlo di un cambiamento di paradigma che risolverebbe le contraddizioni più profonde della fisica moderna.
