Illustrazione di due stelle di neutroni che si fondono. Le increspature nella griglia dello spazio-tempo rappresentano le onde gravitazionali prodotte dallo scontro, mentre i fasci luminosi mostrano i lampi di raggi gamma esplosi pochi secondi dopo le onde gravitazionali. Sono inoltre raffigurate vorticose nubi di materiale espulso dalle stelle in fusione, nubi che si illumineranno di luce a diverse lunghezze d’onda. Crediti: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet
Il recente annuncio della prima osservazione di una fusione tra due stelle di neutroni sia attraverso le onde gravitazionali che elettromagnetiche emesse dall’evento Gw 170817, registrato il 17 agosto scorso, ha letteralmente aperto una nuova finestra di osservazione dell’universo. Un nuovo studio, pubblicato su Physical Review Letters, ha ora analizzato come tale, straordinaria, osservazione abbia di fatto sfoltito le innumerevoli teorie riguardo la natura della cosiddetta energia oscura.
Energia oscura è il nome con cui i fisici definiscono – in attesa di darne una spiegazione convincente – la forza misteriosa che mantiene l’espansione dell’universo in continua accelerazione, funzionando come una sorta di antigravità. In estrema sintesi, se la gravità agisce a livello macroscopico per tenere insieme la materia, l’energia oscura fa di tutto per separarla.
La fusione delle due stelle di neutroni ha scosso per un breve istante lo spazio-tempo circostante, dando origine a un impulso di onde gravitazionali, che hanno viaggiato nello spazio per 130 milioni di anni prima di essere rilevate sulla Terra dagli interferometri Ligo e Virgo. La fusione ha prodotto anche una serie di onde elettromagnetiche, tra cui un primo, intenso, bagliore di luce gamma, rilevato dai satelliti Fermi e Integral quasi in contemporanea con le onde gravitazionali, appena due secondi dopo.
Il fatto che onde gravitazionali ed elettromagnetiche siano arrivate pressoché assieme dopo un viaggio così lungo nello spazio rappresenta, fra le innumerevoli cose, un test importante per le diverse teorie attualmente in ballo per spiegare l’energia oscura.
I dati ricavati dalla fusione di stelle di neutroni osservata il 17 agosto fanno scartare una serie di teorie sull’energia oscura. Questo grafico mostra centinaia di varianti della cosmologia Galileon, dove quelle in verde-sfumato sono le sfavorite dalle osservazioni. Crediti: Berkeley Lab, Physical Review Letters
I due autori del nuovo studio spiegano come da questo test siano uscite vincenti le teorie più semplici. Come la costante cosmologica, introdotta nientemeno che da Albert Einstein un secolo fa all’interno del suo lavoro sulla relatività generale. Questa e altre teorie simili e derivate presuppongono che l’energia oscura sia costante sia nello spazio che nel tempo, influenzando alla stessa maniera onde gravitazionali ed elettromagnetiche. Come risulta, appunto, dall’osservazione del 17 agosto.
Anche alcune teorie più complicate o “esotiche” possono reggere la prova della fusione tra stelle di neutroni. Per esempio la cosiddetta massive gravity – che assegna una massa a un’ipotetica particella elementare chiamata gravitone – può risultare corretta se il gravitone ha una massa molto piccola.
I ricercatori notano infine come tutta una classe di teorie, complessivamente note come teorie scalare-tensore, siano messe in seria difficoltà dalle evidenze osservative raccolte durante l’evento di fusione. Fra le teorie che dovrebbero ricorrere a qualche aggiustamento per non essere scartate vengono citate Einstein-aether, simil-MOND, Galileon e Horndeski.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo pubblicato su Physical Review Letters “Dark Energy After GW170817: Dead Ends and the Road Ahead”, di Jose María Ezquiaga e Miguel Zumalacárregui
Guarda il servizio video di MediaInaf TV: