Per decenni, i fisici hanno lottato con una contraddizione fondamentale: due diversi metodi di misurazione del tasso di espansione dell’universo producono risultati incoerenti, una discrepanza nota come “tensione di Hubble”. Ora, un team di ricercatori propone una nuova soluzione: utilizzare le onde gravitazionali, increspature nello spaziotempo, per determinare in modo indipendente il tasso di espansione, risolvendo potenzialmente questo enigma di vecchia data.
La tensione di Hubble: un problema fondamentale in cosmologia
Dal 1998, le osservazioni hanno confermato che l’universo non si sta solo espandendo, ma sta accelerando. Questa accelerazione è attribuita all’“energia oscura”, sebbene la sua vera natura rimanga sconosciuta. Il problema principale risiede nell’incoerenza della costante di Hubble, un valore critico che definisce il tasso di espansione. Misurare questa costante dalle supernove vicine produce un risultato, mentre i calcoli basati sull’universo primordiale, utilizzando il modello cosmologico standard, ne danno uno diverso. Questo conflitto richiede una terza misurazione indipendente per confermare quale valore sia corretto.
Le onde gravitazionali come nuovo strumento di misurazione
La soluzione proposta sfrutta le onde gravitazionali, previste dalla teoria della relatività generale di Einstein. Queste onde sono generate accelerando oggetti massicci, come la fusione di buchi neri e stelle di neutroni. Rilevate per la prima volta nel 2015 dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), queste onde offrono ora un’opportunità unica per sondare l’espansione dell’universo.
La chiave sta in un metodo chiamato metodo della sirena stocastica : invece di concentrarsi sulle singole fusioni, analizza il debole e continuo “ronzio” delle onde gravitazionali provenienti da innumerevoli collisioni distanti: lo sfondo delle onde gravitazionali. La forza di questo background è direttamente legata alla costante di Hubble; un’espansione più lenta significa più spazio per le collisioni, indebolendo il segnale di fondo. Al contrario, un’espansione più rapida comprime lo spazio, rendendo lo sfondo più forte.
Perché è importante: verifica indipendente e potenziale futuro
Questo approccio offre un vantaggio cruciale: è indipendente dai metodi che attualmente non sono d’accordo. Combinando i dati delle onde gravitazionali con le tradizionali osservazioni elettromagnetiche – una tecnica chiamata astronomia multi-messaggero – gli scienziati possono confrontare i risultati e determinare se la tensione di Hubble è una vera discrepanza o un errore sistematico nelle misurazioni esistenti.
“Ciò dovrebbe aprire la strada all’applicazione di questo metodo in futuro mentre continuiamo ad aumentare la sensibilità, a limitare meglio il fondo delle onde gravitazionali e forse anche a rilevarlo”, afferma il ricercatore Alex Cousins.
Sebbene gli attuali rilevatori non abbiano ancora confermato il segnale di fondo, le analisi preliminari utilizzando i dati LIGO-Virgo-KAGRA esistenti suggeriscono un tasso di espansione più elevato, in linea con le misurazioni della supernova. Man mano che i rilevatori di onde gravitazionali diventeranno più sensibili nei prossimi sei anni, questo metodo promette di perfezionare la misurazione della costante di Hubble e di avvicinarci alla risoluzione della tensione di Hubble. Lo sviluppo di questo nuovo strumento rappresenta un significativo passo avanti nella cosmologia, offrendo un percorso unico verso la comprensione della natura fondamentale del nostro universo in espansione.
