Il tasso di espansione dell’universo è uno dei più grandi misteri della cosmologia. Per prevederlo, gli scienziati utilizzano il modello standard della cosmologia, chiamato Lambda-cold dark matter (ΛCDM), basato sull’analisi della radiazione cosmica di fondo (CMB), la luce rimasta dal Big Bang. L’espansione dell’universo fa sì che le galassie si allontanino l’una dall’altra, e la velocità di allontanamento dipende dalla distanza. Questa relazione è regolata dalla costante di Hubble, che indica che una galassia guadagna circa 50.000 miglia all’ora per ogni milione di anni luce di distanza da noi.
Tuttavia, recenti misurazioni hanno messo in discussione il valore della costante di Hubble, portando a ciò che gli scienziati chiamano “tensione di Hubble”. Quando si misura il tasso di espansione utilizzando galassie vicine e supernove, si ottiene un valore del 10% più grande rispetto a quello previsto basandosi sulla CMB.
In un nuovo studio, gli scienziati propongono una possibile spiegazione a questa discrepanza: l’esistenza di una grande cavità nello spazio, un’area con densità inferiore alla media. Secondo questa ipotesi, le misurazioni locali del tasso di espansione potrebbero essere influenzate da flussi di materia provenienti dalla cavità. Questi flussi si verificherebbero quando regioni più dense circostanti la cavità esercitano una maggiore attrazione gravitazionale rispetto alla materia a densità inferiore all’interno della cavità.
Il modello proposto suggerisce che ci troviamo vicino al centro di una cavità con un raggio di circa un miliardo di anni luce e con una densità inferiore del 20% rispetto alla media dell’universo. Questa cavità così grande e profonda è inaspettata nel modello standard della cosmologia. Tuttavia, osservazioni recenti delle galassie suggeriscono che potremmo effettivamente trovarci in una cavità locale.
Per testare questa ipotesi, gli scienziati hanno utilizzato una teoria alternativa chiamata Modified Newtonian Dynamics (MOND) anziché il modello ΛCDM. MOND suggerisce che le anomalie nelle velocità di rotazione delle galassie possono essere spiegate dal fatto che la legge di gravità di Newton si rompe quando l’attrazione gravitazionale è molto debole. Il modello MOND prevede che la struttura dell’universo cresca più velocemente rispetto al modello standard.
I risultati dello studio mostrano che il modello MOND corrisponde abbastanza bene alle osservazioni del flusso bulk delle galassie, che è la velocità media della materia in una sfera data. Questo suggerisce che siamo abbastanza vicini al centro della cavità e che la cavità stessa è più vuota al suo centro.
Questi risultati arrivano in un momento in cui le soluzioni popolari alla tensione di Hubble sono in difficoltà. Alcuni scienziati ritengono che siano necessarie misurazioni più precise, mentre altri suggeriscono che il tasso di espansione elevato misurato localmente potrebbe essere effettivamente quello corretto. Tuttavia, questa ipotesi richiederebbe una modifica alla storia dell’espansione nell’universo primordiale in modo che la CMB sembri ancora corretta. Ci sono però delle difficoltà con questa ipotesi, come il fatto che se l’universo si fosse espanso del 10% più velocemente nella maggior parte della sua storia, sarebbe anche più giovane del 10%, contraddicendo le età delle stelle più antiche.
La presenza di una cavità locale profonda nel conteggio delle galassie e i flussi bulk osservati rapidi suggeriscono che la struttura dell’universo cresce più velocemente di quanto previsto dal modello ΛCDM. Questo potrebbe indicare la necessità di estendere la teoria della gravità di Einstein, la Relatività Generale, su scale superiori a un milione di anni luce. Tuttavia, al momento non ci sono modi affidabili per misurare il comportamento della gravità su queste scale molto più grandi.
In conclusione, gli scienziati stanno cercando di comprendere il mistero del tasso di espansione dell’universo. L’ipotesi di una grande cavità nello spazio potrebbe spiegare la discrepanza tra le misurazioni locali e quelle basate sulla CMB. Questo suggerisce che potrebbe essere necessario rivedere il modello standard della cosmologia e la teoria della gravità di Einstein. Tuttavia, ulteriori ricerche e osservazioni sono necessarie per confermare queste ipotesi e comprendere appieno il funzionamento dell’universo.
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