LA RICERCA SU NATURE

Einstein supera l’esame di cosmologia

La teoria della relatività generale è stata confermata su scala più grande, grazie a un'analisi di oltre 70.000 galassie mappate dallo Sloan Digital Sky Survey. Si avvalora l'ipotesi della materia oscura per spiegare l'espansione dell'Universo

Che la teoria relatività generale funzioni perfettamente all’interno del Sistema Solare è ormai un fatto consolidato da una moltitudine di test sperimentali. Più difficile, invece, è verificare che il modello formulato da Albert Einstein sia valido su scala cosmologica. Ora, nuovi dati sperimentali presentati su Nature da una collaborazione tra l’Università della California a Berkeley, l’Università di Zurigo e la Princeton University, confermano che l’Universo, almeno fino a una distanza di 3,5 miliardi di anni luce dalla Terra, segue esattamente le stesse regole rispettate su scala più piccola.

Il che significa indirettamente che occorre tener conto della materia oscura per spiegare l’espansione dell’Universo. Un bel grattacapo per gli astronomi. La scoperta che l’Universo sta accelerando è infatti in contrasto con le previsioni della relatività generale, secondo cui dovrebbe invece rallentare. Per spiegare questa contraddizione, i cosmologi hanno chiamato in causa “l’energia oscura”, una forza che rappresenta quasi i tre quarti della materia e dell’energia nell’Universo e lo spinge oltre. Tuttavia, l’energia oscura è un vero enigma. Se la relatività generale fosse sbagliata, l’espansione accelerata potrebbe essere spiegata senza bisogno di ricorrere a questa forma di energia oscura. È quanto cercano di provare le teorie rivali, secondo cui in un’epoca primordiale la dinamica dell’Universo avrebbe deviato dalla descrizione di Einstein.

Una delle previsioni più sorprendenti della Teoria della relatività generale di Einstein è il fatto che la gravità generata dalle grandi masse curvi lo spaziotempo e che faccia deviare i raggi di luce che si trovano a passare nelle vicinanze. Alcune teorie rivali, che fanno a meno dell’energia e della materia oscura, come la teoria della gravità tensoriale-vettoriale-scalare (TeVeS), fanno previsioni differenti rispetto alla distorsione della luce causata dalla gravità delle galassie (un fenomeno chiamato lente gravitazionale).

Ora, Reina Reyes all’Università di Princeton nel New Jersey e i suoi colleghi hanno messo alla prova dei fatti alcuni di questi modelli utilizzando i dati di 70.000 galassie lontane mappate dallo Sloan Digital Sky Survey. Grazie al calcolo della quantità di galassie che si aggregano in cluster e analizzando le loro velocità e le distorsioni dovute al materiale interposto, i ricercatori hanno mostrato come la teoria di Einstein spieghi la struttura e la dinamica del cosmo vicino meglio di quanto facciamo le teorie alternative alla teoria della relatività generale.

Occorrono tuttavia ulteriori test per sgombrare definitivamente il campo dai dubbi. Secondo la cosmologa Alexie Leauthaud, del Lawrence Berkeley National Laboratory in California, “entro i prossimi due decenni, gli esperimenti che sono in cantiere avranno raccolto abbastanza dati osservativi da discriminare tra la relatività generale e le teorie concorrenti. O troveremo che la relatività generale è sbagliata, o scopriremo un nuovo tipo di fisica per spiegare l’energia oscura”.