Universo

Gravità ed energia oscura con le mani nel sacco

Le galassie si distribuiscono nello spazio in strutture cosmiche che crescono nel tempo in seguito all’azione della forza di gravità e alla quantità di energia oscura. Abbiamo creato un metodo unico per la misura della crescita delle strutture per verificare se Einstein ha ragione anche qui

Assumere che la teoria della relatività generale elaborata da Albert Einstein sia corretta implica accettare che solo il 4% della materia ed energia del nostro Universo sia costituito dalla materia che conosciamo: il restante 96% sarebbe fatto di materia ed energia oscura di cui non conosciamo la natura e l'origine. Le galassie si distribuiscono nello spazio in ammassi e strutture cosmiche che crescono nel tempo seguendo le leggi della forza di gravità e in base alla quantità di materia ed energia oscura presenti nell'Universo. Misurare quanto questa crescita sia rapida e cospicua permette di determinare se Einstein avesse ragione, quanta materia oscura ci sia e se la densità di energia oscura vari nel tempo. Questo è uno dei compiti principali della missione spaziale Euclid dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) che partirà nel 2020. Euclid si occuperà però di misurare solo la crescita di strutture delle dimensioni di decine di milioni di anni luce o maggiori e non sarà in grado di valutare la crescita di strutture più piccole, di qualche milione di anni luce, come gli ammassi di galassie.

Noi abbiamo messo a punto un metodo in grado di misurare la crescita proprio delle strutture più piccole, come gli ammassi di galassie, senza andare nello spazio ma utilizzando la misura delle velocità delle galassie fatta con telescopi a terra. Si tratta dell’unico metodo attualmente disponibile per questa misura. Abbiamo simulato in un computer la formazione degli ammassi di galassie assumendo valida o la teoria di Einstein o altre teorie di gravità e abbiamo visto come variasse la crescita degli ammassi. Ma purtroppo non tutte le informazioni presenti in una simulazione numerica sono disponibili quando osserviamo gli ammassi reali. Così abbiamo cominciato a simulare le osservazioni di questi modelli di ammassi e verificato che il nostro metodo è, in linea di principio, in grado di misurare la crescita degli ammassi.

Tuttavia, prima di poter applicare il nostro metodo ad ammassi reali, è ancora necessario realizzare una serie di test che evidenzino quali e quanti errori possano essere commessi durante la misura. Per esempio occorre considerare il fatto che possiamo osservare l'ammasso solo proiettato sul cielo, o che possiamo misurare la velocità delle sole galassie più brillanti. Questi test permetteranno di valutare l'accuratezza con cui siamo in grado di misurare la crescita degli ammassi e queste misure ci diranno se un'altra teoria di gravità diversa dalla relatività generale sia valida sulle scale cosmiche oppure, convalidando ancora una volta questa teoria, determinare quanta materia oscura ci sia nell'Universo e se e come la densità di energia oscura vari nel tempo.


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autore

Antonaldo Diaferio
Dipartimento

Fisica
Pubblicato il

28 Dicembre 2016

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