Siano A, B due superammassi di galassie con masse molto diverse, ad uguale distanza dalla Terra. Esse si allontanano alla stessa velocità, per la legge di Hubble, e con uguale accelerazione in base al principio cosmologico. Ciò significa che l'energia oscura si esplica su A e B con forze proporzionali alle loro masse e quindi si comporta, in qualche modo, come la forza di gravità. Si può dedurre che la forza di gravità e l'energia oscura hanno la stessa origine e quindi che si potrà risolvere il mistero dell'energia oscura solo se si comprende qual'è l'essenza della gravità?
Grazie e cordiali saluti.
Domenico Annunziata
Parto da una premessa generale: l'esigenza di postulare una forma di "energia oscura" viene dalle osservazioni, che ci dicono che negli ultimi 8 miliardi di anni l'espansione dell'Universo non ha rallentato bensì accelerato. L'espansione dell'Universo è determinata dalle equazioni di Einstein; la materia esercita attrazione gravitazionale su se stessa, e questo dovrebbe rallentare l'espansione. Per ribaltare nei modelli la tendenza al rallentamento, la cosa più semplice da fare è introdurre una costante nelle equazioni di Einstein, la famosa costante cosmologica.
Al momento attuale tutti i dati disponibili confermano che l'accelerazione dell'espansione dell'Universo può essere trattata in termini di una semplice costante cosmologica. Questo vuol dire che il nostro lettore ha perfettamente ragione a identificare nella gravità il responsabile dell'energia oscura. Il problema è che molti colleghi sono insoddisfatti da questa spiegazione, e ritengono che questa "costante cosmologica" sia conseguenza della presenza nel cosmo di un "campo quantistico", cioé di un oggetto matematico che possiede energia ma a cui non sono associate particelle; qualche anno fa veniva chiamato quintessenza, oggi si preferisce "energia oscura", un termine che secondo il mio modesto parere rischia di generare confusione con l'altro concetto, quello di "materia oscura", che con questa non ha nulla a che fare (a meno di sorprese).
L'espansione accelerata dell'Universo ci dice che la nostra conoscenza della fisica è incompleta, e ci dà un'informazione preziosa ma criptica su come completarla. Questo "completamento" dovrebbe riguardare l'unificazione delle forze fondamentali, e potrebbe dare suggerimenti su come trovare una formulazione della gravità che sia compatibile con la meccanica quantistica. È possibile che l'unificazione produca, anche alle basse energie caratteristiche dell'Universo attuale, una teoria di gravità più complicata della relatività generale di Einstein (la quale, per quanto sorprendente possa sembrare, è la teoria più semplice che si può costruire nell'ambito di uno spazio-tempo curvo e dinamicamente accoppiato alla materia). In molti stiamo cercando di capire come le teorie di "gravità modificata" possano causare l'espansione accelerata dell'Universo. Se questo è vero, potrebbe essere possibile nel prossimo futuro fare osservazioni che falsifichino la teoria della relatività generale ed indichino che la gravità si comporta in modo diverso.