Alla scoperta del lato oscuro dell’universo

Martedì scorso la storia della cosmologia ha registrato un duplice successo. Il conferimento del premio Nobel per la fisica 2011 “per la scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo attraverso l’osservazione di supernovae lontane” ha premiato il lavoro originale e di avanguardia di due gruppi di ricerca per i loro risultati ottenuti alla fine degli anni novanta. Poche ore dopo, l’Esa (European Space Agency) comunicava di aver deliberato che una delle future missioni spaziali che finanzierà sarà Euclid, un telescopio spaziale con lo scopo di svelare la causa alla base di tale espansione.

Si tratta di due esperimenti sostanzialmente molto diversi. Mentre le missioni insignite del premio Nobel hanno misurato l’evolvere delle distanze nell’Universo osservando la luce emessa in galassie lontane da potenti esplosioni stellari (le supernovae appunto, vedi articolo di C.M.), le osservazioni realizzate da Euclid porteranno alla creazione di una mappa dettagliatissima della distribuzione di milioni di galassie che popolano l’Universo. Da questa mappa sarà possibile ricostruire la storia dell’espansione dell’Universo negli ultimi 10 miliardi di anni, ovvero oltre il 70% dell’età attuale dell’Universo.

L’aspetto che accomuna le due misure è però il loro scopo ultimo: svelare le proprietà del lato oscuro dell’Universo. Infatti, su scale cosmologiche, ovvero estremamente più grandi della nostra galassia, la materia ordinaria contribuisce solo per il 4% al budget totale dell’Universo mentre a costituirne la quasi totalità sono proprio due componenti “esotiche”: la materia e l’energia oscura. Tale materia/energia non è mai stata osservata direttamente perché non emette luce (da qui il termine oscura). Eppure sono evidenti gli effetti indiretti della sua presenza in molte osservazioni astronomiche. È proprio appellandosi all’esistenza di materia ed energia oscura che gli astrofisici cercano di dare una spiegazione coerente al fenomeno dell’espansione accelerata dell’Universo. Comprendere meglio la natura di queste misteriose componenti è uno degli obiettivi chiave della ricerca astronomica dei prossimi anni. E per questo motivo, il finanziamento della missione Euclid rappresenta in sé una vittoria per la comunità astronomica in quanto fornisce le condizioni per lo svolgimento di una ricerca d’alto livello e, ci si augura, per il ripetersi di scoperte epocali.

Bisognerà comunque attendere ancora un po’ prima dei prossimi festeggiamenti perché Euclid è una missione il cui inizio è programmato per il 2019. Dopo il lancio, lo strumento impiegherà circa un mese per raggiungere il luogo d’appostamento, distante circa 1.5 milioni di km dalla Terra. Da lì, per circa 6 anni scruterà il cosmo mappando la posizione delle galassie e comunicherà i relativi dati (dell’ordine di 850 Gbit al giorno!) alle stazioni di controllo e analisi dati dell’Esa. In questi centri e nelle università si confronteranno i modelli teorici e le osservazioni ottenute per ricavare un quadro scientifico della storia dell’evoluzione dell’Universo.

È doveroso chiarire che il premio Nobel per la fisica 2011 dà credito al fatto che l’Universo sia in continua espansione accelerata, cioè che la distanza tra oggetti nell’Universo (come in questo caso le galassie), aumenti continuamente e che lo faccia a velocità crescente, ma non fa alcuna menzione all’energia oscura come causa scatenante di tale espansione. Molto lavoro è, infatti, ancora necessario per poter accertare scientificamente che l’energia (così come la materia) oscura esistano veramente e non siano soltanto un artefatto causato dai modelli teorici usati per la descrizione del cosmo. Le misure di alta precisione che si otterranno con Euclid permetteranno di compiere diversi passi avanti in tale direzione. Parallelamente, una delle frontiere più attuali della fisica è proprio quella di riuscire ad osservare la materia oscura direttamente in laboratorio tramite potenti acceleratori di particelle. Nel frattempo, non mancano altrettanto validi scienziati in tutto il mondo che invece dedicano i loro studi a teorie alternative che possano spiegare il fenomeno dell’espansione accelerata dell’Universo senza ricorrere al concetto di materia ed energia oscura. Quale che sia l’esito di questi studi, si profilano all’orizzonte entusiasmanti scoperte che arricchiranno la nostra consapevolezza delle regole fisiche che governano l’Universo che ci ospita.

MARCELLO CACCIATO