Nuova luce sulle dinamiche dell'energia oscura

Nella cosmologia fisica, l'energia oscura è un'ipotetica forma di energia che permea tutto lo spazio e tende ad accelerare l'espansione dell'universo. La costante cosmologica è la più semplice forma possibile di energia oscura, che porta all'attuale modello standard di cosmologia.

Il progetto DEMO (“The dark sector in cosmology and impact on present and future generation experiments”), finanziato dall'UE, ha cercato di sganciare l'energia oscura dalla costante cosmologica identificando le interazioni dinamiche con altre forme di materia. L'universo osservabile contiene solo una piccola frazione di materia ordinaria, mentre il resto è costituito da energia oscura e materia oscura.

Gli scienziati hanno considerato la possibilità che l'energia oscura sia dinamica e che la forza gravitazionale tra le particelle della materia oscura sia differente rispetto alla teoria generale della relatività. Questo avveniva nei modelli accoppiati di energia oscura, in cui le particelle della materia oscura sentono la presenza di una quinta forza che è più grande della gravità.

Basandosi su questo, DEMO ha applicato un codice numerico che ha consentito l'accoppiamento di prova tra energia oscura e materia oscura. Delle piccole differenze nei calcoli del parametro di espansione di Hubble e piccole fluttuazioni nella densità della materia barionica hanno portato gli scienziati a concludere che un accoppiamento diverso da zero è compatibile con i dati. Questi dati cosmologici sono stati prodotti dalla collaborazione Planck nel 2013.

Per la prima volta gli scienziati hanno mostrato che la quantità di energia oscura nelle fasi iniziali dipende dall'epoca in cui l'energia oscura ha iniziato a diventare rilevante. Anche se ci sono stretti vincoli riguardanti la presenza di energia oscura dallo sdoppiamento di fotone e neutrino, in periodi successivi sono consentite quantità maggiori di energia oscura.

Il lavoro di DEMO ha portato alla formulazione di uno scenario in cui energia oscura e materia oscura sono due aspetti dello stesso fluido.

Il lavoro del progetto che riguarda energia oscura, materia oscura e il loro confronto con i dati è stato pubblicato in 12 articoli in riviste internazionali. Tra questi, ci sono anche dei lavori sui modelli teorici e sul loro confronto con i dati.