Uno dei pilastri della cosmologia moderna potrebbe iniziare a vacillare. Uno studio pubblicato su Nature ha trovato prove che l’universo non si comporta allo stesso modo in tutte le direzioni alle scale più grandi che riusciamo a osservare. In pratica, guardando abbastanza lontano, il cosmo dovrebbe apparire ovunque simile a se stesso. E invece qualcosa non torna.
“Quello che abbiamo trovato è una rete di enormi filamenti e muri di galassie che restano allineati e connessi lungo miliardi di anni luce”, ha spiegato Francesco Sylos Labini, direttore di ricerca in Fisica al Centro Ricerche Enrico Fermi, autore principale del lavoro, in un’intervista a WIRED.
Per far capire di cosa si tratta, Sylos ricorre a un’immagine più semplice di qualsiasi equazione. Immaginate una mappa dell’universo in cui ogni galassia è un puntino. Se il cosmo diventasse davvero uniforme alle scale più grandi, arriverebbe un momento in cui quella mappa apparirebbe praticamente identica in ogni direzione. Come una fotografia guardata da molto lontano, i dettagli finirebbero per sparire in uno sfondo quasi omogeneo.
Ma Sylos e il collega Marco Galoppo non hanno trovato questo. “L’idea che l’universo diventi statisticamente uniforme a scale sufficientemente grandi è ciò che ci permette di descriverlo con modelli matematici relativamente semplici”, ha detto lo studioso. Dalle loro osservazioni, invece, il cosmo reale potrebbe restare molto più strutturato e direzionale di quanto quel quadro suggerisca. L’organizzazione di queste reti cosmiche non svanisce quando si osservano regioni sempre più grandi. Le grandi strutture mantengono un ordine riconoscibile persino dove, secondo il modello cosmologico standard, quell’informazione dovrebbe andare perduta.
Lo studio su Nature: nessuna freccia, ma un motivo ricorrente
L’interpretazione richiede però una precisazione importante. Il risultato non significa che esiste una sorta di asse cosmico o una direzione che attraversa tutto lo spazio. “Non stiamo affermando che l’intero universo abbia un’unica direzione preferenziale, come se ci fosse una freccia a trapassare lo spazio. Quello che abbiamo trovato è molto più sottile”, chiarisce Sylos. Il suo gruppo ha rilevato schemi coerenti nella distribuzione delle galassie che sopravvivono a distanze enormi.
Man mano che il volume osservato cresce, le galassie dovrebbero via via sparire fino a confondersi con uno sfondo uniforme, proprio come nella metafora della foto. “Invece, quando allarghiamo lo sguardo continuano a comparire nuove strutture coerenti. Anziché convergere verso l’uniformità, la rete cosmica resta organizzata a scale sempre maggiori”.
Dietro questa conclusione ci sono più di vent’anni di lavoro. Dai primi anni Duemila Sylos cerca di rispondere a una domanda che raramente viene messa alla prova in modo diretto. Come facciamo a sapere davvero che l’universo diventa omogeneo e isotropo alle grandi scale? Isotropo vuol dire che un mezzo ha le stesse proprietà fisiche in ogni direzione. Con la crescita dei cataloghi galattici sono comparse strutture ben più grandi di quanto si credesse possibile, e questo studio rappresenta il culmine di quella ricerca, con un nuovo metodo per capire come appare il cosmo alle scale più ampie.
Quaranta milioni di galassie sotto osservazione
Per mettere alla prova l’ipotesi, gli astronomi hanno analizzato la posizione di circa 47 milioni di galassie osservate dallo strumento DESI, distribuite lungo circa 11 miliardi di anni di storia cosmica. Invece di cercare semplicemente una direzione privilegiata, hanno sviluppato un nuovo strumento statistico capace di misurare se l’orientamento di milioni di coppie di galassie conserva motivi coerenti anche a scale vicine al gigaparsec, circa 3.260 milioni di anni luce.
Se le osservazioni future confermeranno questi risultati, i cosmologi dovranno rivedere come emerge davvero l’uniformità del cosmo e se i modelli attuali di materia oscura, gravità e formazione delle strutture descrivano per intero l’evoluzione cosmica. Prima di parlare di rivoluzione, però, il passo successivo è verificare se altri gruppi trovano lo stesso fenomeno usando dati più ampi, con questo metodo e con altri indipendenti.
“Alla fine la domanda non è se il nostro articolo ha ragione o torto. La domanda è se la natura ci sta dicendo qualcosa di nuovo sull’universo a grande scala. Se studi futuri confermeranno i nostri risultati, punteranno verso una comprensione più completa della struttura cosmica. Se non lo faranno, avremo imparato qualcosa di altrettanto prezioso sui limiti dei nostri metodi. In entrambi i casi la scienza sarà andata avanti”, conclude Sylos.
