'Chameleon Theory' potrebbe spiegare perché l'universo si sta espandendo


'La teoria del camaleonte' potrebbe spiegare perché l'universo sta esplodendo

Una simulazione di supercomputer di una galassia di dischi. Il lato destro dell'immagine mostra la densità del gas all'interno della galassia del disco, mentre le stelle brillano come punti luminosi. Il lato sinistro dell'immagine mostra come le forze cambiano all'interno del gas secondo la teoria di Chameleon, che potrebbe spiegare una discrepanza nelle nostre misurazioni e modelli di energia oscura.

Credito: Christian Arnold / Baojiu Li / Durham University

Un camaleonte può costruire una galassia? Secondo i nuovi modelli di computer, sì.

Questo non è uno scherzo surrealista, ma piuttosto l'implicazione di recenti simulazioni che mirano a spiegare il funzionamento interno dell'energia oscura, una forza misteriosa che sta allontanando tutto nell'universo. I risultati, pubblicati l'8 luglio sulla rivista Nature Astronomy, forniscono supporto a un modello di energia oscura noto come Chameleon Theory.

Cenni di energia oscura sono stati scoperti alla fine degli anni '90, quando i cosmologi hanno misurato la luce proveniente da supernovae lontane e si sono resi conto che le stelle erano più deboli del previsto, suggerendo che la struttura dello spazio-tempo non solo si espandeva, ma accelerava nella sua espansione. I fisici proposero l'esistenza di una forza che lavorava in opposizione alla gravità, allontanando le cose l'una dall'altra, piuttosto che riunirle. [The Biggest Unsolved Mysteries in Physics]

La maggior parte dei ricercatori sottoscrive l'idea che l'energia oscura è quella che è conosciuta come la costante cosmologica, un tipo di energia accumulata nel vuoto dello spazio stesso, Baojiu Li, un fisico matematico dell'Università Durham nel Regno Unito, ha dichiarato a Live Science. "Questo semplice modello funziona molto bene praticamente, ed è un'aggiunta diretta al modello cosmologico senza dover modificare la legge di gravità", ha detto.

Il problema è che le principali teorie della fisica predicono che il valore dell'energia del vuoto dovrebbe essere 120 ordini di grandezza superiore a quello che i cosmologi osservano dalle misurazioni effettive dell'energia oscura nell'universo, ha detto Li. Così i fisici hanno cercato spiegazioni alternative, compresa la teoria di Chameleon.

La teoria propone una nuova forza, in cima ai quattro già noti, mediata da una particella chiamata particella camaleontica, secondo un esplicatore della rivista Sky and Telescope. La forza camaleontica agirebbe come un'energia oscura, allontanando le galassie nel cosmo. Ma avere una quinta forza inaspettata arriva con il suo dilemma: come mai i nostri strumenti non hanno mai visto una tale particella?

La teoria suggerisce che le particelle di camaleonte, come i loro omonimi rettili, possano fondersi con l'ambiente circostante per eludere il rilevamento. Piuttosto che cambiare colore, queste particelle cambiano massa. In ambienti ad alta densità, come quello vicino alla Terra, hanno una massa elevata e sono quindi difficili da rilevare. Questo è il motivo per cui non vediamo gli effetti delle particelle di camaleonte sul nostro sistema solare, ma piuttosto solo su scale cosmologiche estremamente grandi, dove, nel complesso, la materia è scarsa, secondo la teoria.

Per testare la teoria di Chameleon, i ricercatori hanno eseguito potenti simulazioni al computer, ruotando la materia oscura virtuale – una sostanza ancora sconosciuta che supera ampiamente la materia visibile nell'universo – con le quattro forze conosciute più le particelle di chameleon per creare strutture celesti come il nostro sistema solare , secondo una dichiarazione.

Ma fino ad ora, le limitazioni della potenza di elaborazione hanno significato che i modelli non potevano includere materiale ordinario, visibile, come protoni ed elettroni. Li e i suoi colleghi hanno usato i supercomputer per includere finalmente le particelle ordinarie insieme a tutto il resto e produrre strutture a scala di galassie.

"Le simulazioni mostrano che le galassie realistiche, come la nostra Via Lattea, possono formarsi nonostante il complicato comportamento della gravità [Chameleon Theory]", Ha detto Li.

Il team spera che ulteriori modelli mostreranno i modi per distinguere la teoria da altre ipotesi sull'energia oscura, ha aggiunto.

Quindi queste idee sfidano la teoria della relatività generale di Einstein, come è stato ampiamente riportato?

"La sfida è una parola forte", ha detto a Live Science Jeremy Sakstein, un fisico dell'Università della Pennsylvania di Philadelphia che non è stato coinvolto nel lavoro.

Per testare la relatività generale, è utile avere teorie in competizione, ha aggiunto, e questa nuova ricerca rappresenta un passo avanti verso previsioni su ciò che queste alternative potrebbero vedere su scale cosmologiche.

Originariamente pubblicato su Scienza dal vivo.