L’espansione accelerata dell’Universo rappresenta una delle sfide più grandi della cosmologia moderna. Ad oggi la spiegazione più accreditata è quella di una forma di energia, detta energia oscura, che permea lo spazio e spinge l’Universo ad accelerare la sua espansione, senza che però si sappia da dove provenga.
Di recente, un gruppo internazionale di ricercatori del Centro per la Tecnologia Spaziale Applicata e la Microgravità (ZARM) dell’Università di Brema e dell’Università di Brașov in Romania propone un approccio alternativo: estendere la geometria dello spaziotempo in modo tale da ottenere l’accelerazione in modo naturale, senza aggiungere un termine extra di energia oscura.
Nel modello cosmologico attuale, l’espansione dell’Universo è descritta dalle equazioni di Friedmann, basate sulla Relatività Generale di Einstein. Per spiegare l’accelerazione osservata, però, è necessario aggiungere un termine, l’energia oscura appunto, la cui origine è ancora sconosciuta. I ricercatori hanno invece utilizzato un’estensione della Relatività nota come “gravità di Finsler”, che permette di descrivere la gravità in modo più ampio, soprattutto in presenza di gas e fluidi cosmici.
Applicando questa teoria alle equazioni cosmologiche, hanno scoperto che anche in assenza di materia, l’Universo accelera comunque la sua espansione. Questo risultato suggerisce che una geometria dello spaziotempo più complessa potrebbe spiegare l’accelerazione cosmica senza ricorrere all’energia oscura.
Una geometria più ampia
La Relatività Generale descrive lo spaziotempo come una struttura geometrica in cui la materia e l’energia ne determinano la curvatura, influenzando il moto degli oggetti. Tuttavia, questo modello tiene conto solo della posizione nello spaziotempo, non della direzione o velocità con cui ci si muove. La geometria di Finsler, invece, estende questa visione includendo anche la dipendenza dalla velocità, offrendo una descrizione più ricca delle traiettorie e della gravità.
Nel lavoro del team ZARM‑Brașov, questa geometria più generale è stata applicata alle equazioni cosmologiche. Il risultato è che, anche in uno scenario privo di materia o radiazione, le equazioni ottenute prevedono comunque un’espansione accelerata dell’Universo. In pratica, ciò che nel modello tradizionale viene attribuito all’energia oscura emerge qui direttamente dalla struttura dello spaziotempo.
Questa ipotesi non contraddice le osservazioni, che confermano l’espansione accelerata, ma offre un’altra chiave di lettura: il motore di questa accelerazione non sarebbe una componente misteriosa, ma la forma stessa dello spaziotempo. Resta da capire se questa teoria possa descrivere con la stessa precisione del modello ΛCDM i dati osservativi, come quelli su supernovae, fondo cosmico o lenti gravitazionali, e dove eventualmente se ne discosti.
Verso una cosmologia alternativa?
Il punto di forza di questo nuovo approccio è la sua semplicità concettuale: non c’è bisogno di introdurre componenti sconosciute come l’energia oscura per spiegare l’espansione accelerata dell’Universo. È un’idea che richiama l’eleganza della Relatività Generale: una singola struttura geometrica che spiega insieme la gravità e l’evoluzione dell’Universo su larga scala. Se questa teoria si dimostrasse valida anche a livello osservativo, potrebbe offrire un’alternativa concreta all’energia oscura, cambiando il modo in cui interpretiamo la dinamica cosmica.
Tuttavia, la strada da percorrere è ancora lunga. Per diventare una vera candidata ai modelli cosmologici attuali, la gravità di Finsler dovrà superare diversi test. Innanzitutto, dovrà dimostrare di essere compatibile con le previsioni già verificate della Relatività Generale, ad esempio nel Sistema Solare o nei fenomeni di lente gravitazionale. Dovrà poi garantire che non emergano instabilità o effetti fisici indesiderati, come comportamenti anomali nel vuoto o fluttuazioni non realistiche.
Infine, sarà necessario confrontare i risultati della teoria con i dati astronomici più precisi: dalla distribuzione delle galassie alle curve di luminosità delle supernovae, dallo spettro del fondo cosmico a microonde (CMB) fino agli effetti del lensing gravitazionale e alla misura del redshift.
Lo studio, pubblicato in Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, è reperibile qui in versione pre-print.
