Gli scienziati hanno confermato che lo spazio attorno a noi sembra espandersi più rapidamente di quanto la fisica possa spiegare, sulla base di misurazioni precise di un ammasso di galassie a oltre 300 milioni di anni luce di distanza.

Per la maggior parte di un secolo, gli astronomi hanno capito che ciò che è iniziato come una concentrazione di massa ed energia stipata in uno spazio confinato è ora una straordinaria distribuzione di galassie alla deriva su un mare in espansione di nulla.

Come si è arrivati a questo dipende da una fisica che comprendiamo appena, da campi quantistici inflazionari che superano una forza gravitazionale notevolmente debole, da un’energia repulsiva così misteriosa che possiamo solo descriverla come “scura”, e da una forma altrettanto strana di attrazione che sfida anche una spiegazione semplice.

Mettendo tutto insieme, ci troviamo con un modello di un cosmos in espansione punteggiato in modo piuttosto uniforme da lenticolari lenti di materia che possiamo vedere e alcune che non possiamo, spinti prevedibilmente a distanza a una velocità stimata nota come costante di Hubble.

Per controllare i nostri calcoli, dobbiamo semplicemente guardarci intorno e misurare la velocità con cui questi gruppi di materia si allontanano in lontananza.

C’è solo una cosa. Metodi diversi per misurare la costante di Hubble forniscono risultati diversi, dando origine a una ‘tensione’ nella cosmologia che è stata ancora una volta confermata come un serio problema.

“La tensione ora si trasforma in una crisi,” dice Dan Scolnic della Duke University, un fisico che ha guidato un team nella verifica delle misurazioni di un ammasso di galassie vicine.

I dati dall’Strumento Spettroscopico dell’Energia Scura erano stati utilizzati in uno studio precedente per misurare la relazione tra l’allungamento dello spazio e la distanza precisa dall’ammasso di Coma, una concentrazione di oltre 1.000 galassie conosciute stimate a circa 320 milioni di anni luce di distanza.

Conoscere questa relazione con sicurezza è utile per effettuare calcoli simili su punti più lontani nello spazio, formando in effetti una scala di misurazioni che si estende sempre più in lontananza.

“La collaborazione DESI ha fatto la parte davvero difficile, la loro scala mancava del primo gradino,” dice Scolnic.

“Sapevo come ottenerlo e sapevo che ciò ci avrebbe fornito una delle misurazioni più precise della costante di Hubble che potevamo ottenere, così quando il loro articolo è uscito, ho lasciato assolutamente tutto e ho lavorato su questo senza sosta.”

Scolnic e il suo team hanno utilizzato lo spettro di lunghezze d’onda e intensità delle galassie che corrispondevano a quelli di una dozzina di supernovae di tipo Ia; le radiose agonie finali di stelle che brillano in modo caratteristico rendendo la loro distanza chiara.

Utilizzando questi marker, il team ha confermato che l’ammasso di Coma si trova a 321 milioni di anni luce di distanza, più o meno al centro dell’intervallo delle stime precedenti.

Avere maggiore fiducia in questa distanza equivale a maggiore fiducia nei calcoli sulla velocità alla quale lo spazio tra qui e là si sta espandendo, una velocità di 76,5 chilometri al secondo per megaparsec – non troppo lontano da misure cosmiche simili basate su come pensiamo che le stelle debbano brillare in una distanza vicina.

Purtroppo, questo è un numero molto diverso rispetto alle misure basate sull’allungamento della luce antica lasciata dal sorgere del tempo dopo eoni di espansione, una velocità molto più lenta di 67,4 chilometri al secondo per megaparsec.

Esattamente perché esista questa discrepanza è uno dei più grandi enigmi della cosmologia moderna. Trovando nuovi modi per affinare ogni metodo, ci si aspetta di identificare un’errata assunzione critica che risolva il conflitto, o di rivelare nuova fisica che getti nuova luce sul problema.

In ogni caso, è una sfida che non sparirà tanto presto.

“Siamo a un punto in cui stiamo mettendo sotto pressione davvero forte i modelli che abbiamo usato per due decenni e mezzo, e stiamo vedendo che le cose non coincidono,” dice Scolnic.

“Questo potrebbe ridisegnare il nostro modo di pensare all’Universo, ed è entusiasmante! Ci sono ancora sorprese nella cosmologia, e chissà quali scoperte ci saranno in seguito?”

Questa ricerca è stata pubblicata in The Astrophysical Journal Letters.