L'energia oscura potrebbe cambiare, secondo uno studio su 3.000 supernovae

Un catalogo di 2.884 supernovae di tipo Ia, combinato con osservazioni del DES e risultati del DESI, offre nuovi segnali che l'energia oscura potrebbe cambiare nel tempo e solleva tensioni per il modello standard della cosmologia.

• L'analisi delle supernovae di tipo Ia trova indizi di un'energia oscura che non sarebbe costante.
• I risultati si aggiungono a osservazioni indipendenti del Dark Energy Survey e del Dark Energy Spectroscopic Instrument.
• Nuovi dati potrebbero aiutare a studiare la relazione tra la gravità di Einstein e la fisica quantistica, anche se il segnale non costituisce ancora una conferma definitiva.

Un catalogo di 2.884 supernovae di tipo Ia offre nuovi segnali che l'energia oscura potrebbe essere in evoluzione. Questa componente misteriosa spiega, all'interno del modello cosmologico dominante, l'accelerazione dell'espansione dell'universo, ma la nuova analisi suggerisce che la sua influenza non necessariamente rimane fissa dal passato al presente.

Il lavoro ha ricostruito tre decenni di osservazioni astronomiche sotto un quadro comune e le ha combinate con misurazioni del Dark Energy Survey, oltre a dati sulla luce relicta del Big Bang e sulla distribuzione delle galassie. Secondo i ricercatori, il risultato non conferma completamente il modello standard, che assume un'energia oscura costante e immutabile, ma fornisce ulteriori prove a favore di una possibile variazione temporale.

Le supernovae come regole cosmiche

Le supernovae di tipo Ia sono particolarmente preziose perché le loro esplosioni producono una quantità di luce sufficientemente uniforme da funzionare come candele standard. Confrontando la luminosità attesa con quella osservata dalla Terra, gli astronomi possono stimare distanze cosmiche e studiare quanto si è espanso l'universo durante il percorso di quella luce.

L'origine di queste esplosioni è legata a nane bianche, i resti compatti che rimangono quando stelle con una massa simile a quella del Sole esauriscono il combustibile di fusione. In una stella solitaria, quel residuo rappresenta solitamente la fine del processo, ma una compagna binaria può cambiare completamente il suo destino fornendo materiale alla nana bianca.

Una proporzione significativa delle stelle simili al Sole fa parte di sistemi binari. Quando entrambe le stelle sono sufficientemente vicine, la nana bianca può accumulare materiale dalla sua compagna. In determinati scenari, quel processo può innescare un'esplosione termonucleare di tipo Ia, anche se i dettagli dei sistemi progenitori rimangono oggetto di studio.

Ryan Camilleri, membro del team dell'Università del Queensland, ha spiegato che i ricercatori sono stati in grado di applicare a osservazioni antiche una comprensione più precisa del comportamento di queste supernovae. Questa revisione ha permesso di confrontare dati ottenuti da telescopi diversi e ridurre errori che potrebbero distorcere le conclusioni su distanze, spostamento verso il rosso e espansione cosmica.

Un segnale che sfida il modello standard

L'analisi ha tenuto conto di fattori che influenzano la luce di una supernova prima che arrivi sulla Terra, come la polvere cosmica e la massa della galassia ospite. Ha anche incorporato il lente gravitazionale, un effetto che curva e può amplificare la luce quando attraversa regioni vicine a oggetti massicci, con l'obiettivo di costruire un confronto più consistente tra gli eventi osservati.

La ricerca si aggiunge ai risultati divulgati nel 2024 dal Dark Energy Spectroscopic Instrument, noto come DESI, che ha trovato anch'esso indizi di un'energia oscura variabile studiando le onde acustiche lasciate dall'universo primordiale. L'importanza del confronto risiede nel fatto che i due approcci osservano fenomeni diversi e, tuttavia, puntano a una possibile deviazione rispetto a un'energia oscura costante.

Il team ha anche confrontato le proprie misurazioni con i risultati del Dark Energy Survey, i cui dati sulle supernovae pubblicati nel 2024 avevano mostrato segnali che l'energia oscura potrebbe variare nel tempo. Questa compilazione osserva una deviazione dal modello standard in una direzione leggermente diversa, quindi sarà ancora necessario risolvere le differenze tra i set di dati.

La corrispondenza non equivale a una conferma definitiva che l'energia oscura stia cambiando, poiché le misurazioni cosmologiche dipendono da calibrazioni, modelli e fonti di incertezza. Tuttavia, i risultati del DES, del DESI e del nuovo catalogo mantengono aperta la possibilità che l'energia oscura non conservi esattamente la stessa influenza durante tutta la storia cosmica.

Cosa potrebbe cambiare nella fisica

Determinare la natura dell'energia oscura potrebbe avere conseguenze che vanno oltre la spiegazione dell'espansione accelerata dell'universo. La ricerca suggerisce che il problema potrebbe anche offrire indizi su come collegare la relatività generale di Albert Einstein, che descrive la gravità su larga scala, con la fisica quantistica, che spiega il comportamento della materia e dell'energia su scale subatomiche.

Entrambe le teorie hanno dimostrato una enorme capacità predittiva all'interno dei loro rispettivi ambiti, ma gli scienziati non dispongono ancora di una teoria completa della gravità quantistica. Se l'evoluzione dell'energia oscura rivela una struttura fisica che non si adatta alle spiegazioni attuali, potrebbe aprire una via per studiare quella connessione pendente tra gravità e meccanica quantistica. Per ora, si tratta di una possibilità teorica e non di una conseguenza dimostrata dal nuovo catalogo.

La prossima fase dipenderà, in parte, dall'ampliamento del catalogo delle supernovae di tipo Ia e dal miglioramento della coerenza tra osservazioni effettuate con strumenti diversi. Il programma Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova, noto come DEBASS, sta rilevando centinaia di supernovae locali aggiuntive, un campione che potrebbe aiutare a mettere alla prova le discrepanze osservate dal DES, dal DESI e dall'analisi delle supernovae.

Per ora, la principale conclusione non è che il modello standard sia stato scartato, ma che la sua supposizione su un'energia oscura immutabile affronta una crescente pressione. Maggiori dati permetteranno di stabilire se i segnali riflettono una proprietà reale dell'universo, una limitazione nelle misurazioni o una combinazione di entrambi i fattori.

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