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Un gruppo di matematici dell’Università della California a Davis ritiene che l’accelerazione dell’universo possa spiegarsi senza chiamare in causa la misteriosa energia oscura, partendo semplicemente dalle equazioni di Einstein. Lo studio, pubblicato su Proceedings of the Royal Society A e diffuso il 29 ottobre 2026, mette in discussione il modello Lambda cold dark matter, cioè lo schema più accreditato per descrivere l’evoluzione del cosmo dal Big Bang in poi. Secondo gli autori quel quadro matematico nasconde un’instabilità di fondo, e l’espansione accelerata potrebbe emergere in modo del tutto naturale dalla teoria originale della gravità. Per arrivare a questa conclusione i ricercatori hanno lavorato sulle equazioni di Einstein ed Eulero, che uniscono la relatività generale alle leggi che descrivono il comportamento dei fluidi. Si tratta di strumenti usati per studiare galassie, buchi neri e la stessa espansione cosmica.
Una matita in equilibrio sulla punta
Per spiegare il problema Blake Temple, autore corrispondente dello studio e professore emerito di matematica a UC Davis, ricorre a un’immagine molto semplice: una matita in equilibrio sulla punta. “Tutte le forze sono bilanciate quando una matita sta in piedi, quindi è una soluzione delle equazioni”, spiega. “Ma è instabile. Basta un soffio d’aria e cade”. Secondo l’analisi del team gli spaziotempo di Friedmann, che costituiscono la base dei modelli convenzionali dell’espansione, risultano instabili sia su piccola sia su grande scala nel contesto del Big Bang.
Temple definisce la soluzione standard eccezionalmente instabile e aggiunge che in fisica le soluzioni instabili non vengono considerate fisiche perché in natura non le si osserva mai. Se l’universo tende spontaneamente ad allontanarsi da quanto previsto da questi modelli, la sua accelerazione potrebbe non richiedere alcuna forma di energia aggiuntiva. “L’instabilità di tutti gli spaziotempo di Friedmann verso un’espansione accelerata suggerisce una spiegazione più semplice e naturale dell’accelerazione dell’universo rispetto all’energia oscura”, sostiene il matematico.
Dalla costante cosmologica alle soluzioni autosimili
Da quasi trent’anni l’energia oscura è la spiegazione dominante di una delle scoperte più sconcertanti dell’astronomia, ovvero il fatto che l’espansione del cosmo stia accelerando. L’idea affonda le radici nella relatività generale del 1915. Einstein immaginava un universo statico e per adattare le sue equazioni introdusse un termine che contrastava la gravità, la costante cosmologica. Nel 1929 Edwin Hubble trovò le prove dell’espansione ed Einstein definì quella scelta il suo “errore più grande”, visto che le equazioni originali avrebbero potuto prevedere un universo in espansione. Negli anni Novanta, con la scoperta dell’accelerazione, la costante tornò in auge e finì per essere associata all’energia oscura. Il quadro attuale si fonda sull’universo di Friedmann, in cui lo spazio si espande mentre la materia resta distribuita in modo uniforme. Temple e colleghi hanno però cominciato a dubitare della stabilità di questa matematica.
In un primo momento hanno pensato a un’enorme onda d’urto, poi hanno individuato una famiglia di soluzioni autosimili legate all’epoca della radiazione, strutture che mantengono la stessa forma a scale diverse, un po’ come i frattali. Usando una forma autosimile delle equazioni di Einstein hanno rappresentato il modello standard come un punto di riposo, verificando se piccole deviazioni si attenuassero o crescessero nel tempo. Il risultato indica che i disturbi tendono ad amplificarsi. “Dimostriamo che, come il modello statico di Einstein, gli spaziotempo di Friedmann sono tutti instabili alle perturbazioni radiali su grandi scale”, afferma Temple, aggiungendo che ciò sembra escludere il modello Lambda cold dark matter come soluzione stabile, con o senza energia oscura.
Vicino al centro di simmetria l’universo apparirebbe proprio come previsto da Friedmann, mentre lontano da quel centro si dovrebbero osservare accelerazioni diverse. Gli stessi autori precisano che si tratta di una sfida teorica e non di una prova osservativa, e servirà verificare quanto le previsioni corrispondano ai dati astronomici.
Il principio copernicano rimesso in discussione
Lo studio tocca anche il principio copernicano, secondo cui la nostra posizione nell’universo non ha nulla di speciale o privilegiato. Il modello alternativo introduce un centro di simmetria sferica, sollevando la questione di dove dovrebbe trovarsi un osservatore perché la teoria sia coerente con le osservazioni. Temple però invita ad applicare il principio con coerenza. “Sia il modello Lambda cold dark matter sia uno spaziotempo a simmetria sferica producono un luogo speciale in cui dobbiamo trovarci perché il modello sia fisicamente plausibile”, osserva. “Se questo principio ne esclude uno, deve escludere anche l’altro”. Il lavoro apre così una nuova strada per capire perché l’espansione dell’universo acceleri, anche se l’energia oscura resta per ora una componente centrale del modello cosmologico prevalente.
Fonte: TecnoAndroid