![materia oscura all'universita' di Bologna](../images/GrabItarrowrD.gif)
.......E l'energia oscura cos'è?
Il termine Quintessenza era usato più di 2000 anni fa dai greci per
indicare un ipotetico quinto "elemento" della natura, oltre la terra, l'aria,
il fuoco e l'acqua.
Oggi questo nome è stato adottato come sinonimo di
energia oscura .
Ma cos'è l'energia oscura?
Nel 1998 due gruppi di astronomi pubblicarono
i risultati delle loro esperienze sullo studio di possibili anomalie
nell'espansione dell'Universo.
Avevano studiato galassie molto lontane tramite lo studio di
Supernovae
particolari, le Supernovae di tipo 1a (SN1a), che sono molto luminose e hanno tutte
per un certo periodo di tempo una luminosità
uguale. Per questo possono
essere considerate come sorgenti standard, delle "candele campione".
Dalla luminosità osservata si può quindi
risalire alla loro distanza, perché la
luminosità osservata diminuisce con il
quadrato della distanza dalla Terra.
Lo studio è difficile, sia perché tali
Supernovae sono molto rare, sia perché le
misure sono molto delicate e hanno richiesto l'utilizzo
di una varietà di telescopi molto potenti.
D'altra parte la velocità di
allontanamento da noi di tali galassie lontane è misurabile tramite lo
spostamento verso il rosso della luce che noi riceviamo.
![](images/1997ff.jpg) |
Fig. 1: Immagini
relative alla rivelazione di una delle più lontane supernovae mai viste,
la supernova 1997ff, effettuata tramite il
telescopio spaziale Hubble .
La foto superiore mostra la miriade di galassie registrate da
Hubble nella regione di spazio distante circa 10 miliardi di
anni luce
dalla
terra. Il quadrato bianco indica l'area in cui risiede la supernova1997ff.
La foto in basso a sinistra è una vista ravvicinata di questa regione. La
freccia indica la galassia ospite della supernova. Il colore rosso è
dovuto a miliardi di vecchie stelle che qui risiedono. La foto in basso a
destra mostra la supernova stessa (punto bianco nel centro). Quest'ultima
immagine è stata ottenuta tramite tecniche software confrontando foto
scattate in tempi diversi.
(Credit: NASA,
Adam Riess (Space Telescope
Science Institute, Baltimore, MD)) |
Il risultato di queste analisi è stato quasi incredibile. Le supernovae sono meno luminose rispetto a quello che ci si aspetta da un'espansione
dell'Universo rallentata per effetto della gravità. Le supernovae sono più
lontane del previsto: tutto avviene come se l'espansione dell'Universo
stesse accelerando!
Nei prossimi anni verranno fatte nuove misure più
sistematiche utilizzando telescopi ancora più potenti.
Vedremo allora se i risultati attuali verranno confermati.
![](images/expanding-small.jpg) |
Fig. 2: Il disegno
mostra l'espansione dell'Universo a partire dal
Big Bang .
Fino a circa 8
miliardi di anni fa, la gravità era la forza dominante in un Universo ancora
sufficientemente piccolo, e l'espansione rallentava. Nel periodo successivo,
le dimensioni dell'Universo aumentarono fino a che
una misteriosa forza "oscura" repulsiva divenne dominante sulla
più debole forza di gravità, producendo così un'espansione accelerata
dell'Universo. I cerchi concentrici rossi stanno ad indicare che nella prima
metà di vita del cosmo la velocità relativa di allontanamento delle
galassie era minore rispetto a quella nella seconda metà di vita
(cerchi verdi).
(Credit: Ann Feild (STScI)) |
Quale può essere la forza repulsiva che sta accelerando l'Universo
e contribuisce con la sua densità di energia
alla densità totale dell'Universo? È da ricordare
che nella teoria della
Relatività Ristretta
materia e energia sono equivalenti:
massa ed energia sono legate infatti dalla relazione E=mc2.
Alcuni fisici ritengono che questo effetto repulsivo sia riconducibile
all'energia del
vuoto.
Nella fisica moderna infatti, lo spazio vuoto non corrisponde al "nulla
filosofico"; in esso, grazie al
principio d'indeterminazione
di Heisenberg,
appaiono e scompaiono coppie di particelle-antiparticelle che sono virtuali, ma
possono avere effetti tangibili. È proprio grazie a loro che il vuoto può avere
una densità di energia invisibile,"oscura", diversa da zero e può esercitare un
effetto gravitazionale repulsivo. In altre parole il vuoto non è qualcosa di inerte, i suoi effetti sembrano dominare il comportamento dell'Universo
e la nostra comprensione è limitata dalla nostra ignoranza sull'argomento.
Nel 1916 Einstein aveva introdotto nelle equazioni della
Relatività Generale
una costante (la
costante cosmologica )
per non avere
un Universo in espansione, ma cercare di avere un Universo statico.
Soluzioni più generali (senza costante cosmologica) furono invece ottenute dal
russo Alexander Friedmann nel 1922, e indipendentemente, dal belga Georges Lemaître,
nel 1927. Oggi un valore positivo della costante cosmologica può servire a rendere
conto dell'espansione accelerata dell'Universo.
E' stato stimato che l'energia
oscura domini con un 65% il contenuto energetico dell'Universo; il restante 35%
è massa.
Queste valutazioni sembrano essere confermate dalle misure della
radiazione cosmica di fondo
a microonde.
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