repulsiva, gravitazióne-
Indice
Generalità
Forza gravitazionale di carattere repulsivo che farebbe accelerare la velocità di espansione dell'Universo. L'allontanamento accelerato delle galassie più lontane, scoperto a partire dal 1994 e confermato dalle osservazioni effettuate nell'aprile 2001 dal gruppo diretto dall'astrofisico americano Adam Riess dello Space Telescope Institute di Baltimora, ha portato nuove prove a favore dell'esistenza di tale forza. Riess, che nei suoi rilievi ha utilizzato il telescopio spaziale Hubble, ha messo in evidenza come l'osservazione della luce di una lontana (10 miliardi di anni luce) supernova tipo Ia dimostri un elevatissimo spostamento verso il rosso (vedi effetto Doppler). Una delle caratteristiche peculiari delle supernove Ia è che giunte ad un certo punto della loro vita "collassano" in modo esplosivo, emettendo una quantità di luce che cresce in misura esponenziale, raggiungendo, nel picco massimo, aumenti dell'ordine del miliardo di volte. Tali caratteristiche permettono un'elevatissima "riconoscibilità" delle supernove Ia, trasformando questi particolari oggetti celesti in "candele naturali campione" per la misura della distanza delle galassie a cui appartengono.
Cenni storici
Il modello di Universo che esce dalla stesura originale della teoria della relatività generale è statico. Un tale Universo, però, risulta altamente instabile in quanto le forze gravitazionali lo farebbero in breve tempo collassare su se stesso. Per evitare questa catastrofe gravitazionale Einstein ipotizzò l'esistenza di una forza, che chiamò costante cosmologica, la quale doveva produrre un'azione repulsiva sufficientemente forte da tenere le galassie a debita distanza le une dalle altre. Ovviamente, nel 1929, quando Hubble dimostrò che l'Universo non è statico ma in espansione, Einstein abbandonò la sua ipotesi definendola "il più grave errore della sua vita". All'inizio del sec. XXI, comunque, l'espansione accelerata delle galassie più lontane, così come evidenziato dalle osservazioni di Riess e altri, sembra riportare d'attualità l'ipotesi di una forza repulsiva capace di accelerare l'espansione dell'Universo. Purtroppo il tentativo fatto per rendere la costante cosmologica einsteiniana adatta a spiegare i fatti osservati, reinventandola nella forma di fluttuazioniquantistiche, ha incontrato notevoli problemi. Uno di questi è l'entità che la debole costante cosmologicadovrebbe avere. Tra il valore calcolato da Einstein e il valore quantomeccanico corrono qualcosa come 120 ordini di grandezza. Raramente in fisica si è avuta una discrepanza così marcata tra due stime per una stessa grandezza. Non è difficile perciò, non condividere l'opinione di quegli scienziati i quali ritengono che il problema della costante cosmologica stia in realtà indicando qualche profonda regolarità della natura che aspetti di essere svelata. Per completare il panorama sulle teorie cosmologiche che in un modo o nell'altro chiamano in causa una forza gravitazionale repulsiva, occorre considerare la teoria inflazionaria di Guth che pone alla base della rapidissima espansione avvenuta nella prima frazione di secondo dopo l'esplosione della singolarità una forza repulsiva (simile alla gravitazione negativa) la quale avrebbe permesso all'Universo di "gonfiarsi" a dismisura. Volendo tirare le somme riguardo alle conseguenze delle osservazioni di Riess e degli astrofisici che prima di lui hanno messo in evidenza una possibile espansione accelerata dell'Universo (e quindi un'effettiva possibilità di forze repulsive operanti nel cosmo), occorre dire che una posizione precisa da parte della comunità scientifica ufficiale non è stata presa. Questa estrema cautela da parte della maggioranza dei cosmologi, è dettata dal fatto che i tipi di osservazioni sin qui eseguite non danno la certezza che l'espansione dell'Universo stia effettivamente accelerando: l'accelerazione evidenziata potrebbe essere soltanto un fatto locale (un'anomalia dello spazio-tempo ristretta alle porzioni di spazio indagate), nonché avere durata limitata. E poi occorrerebbe verificare nel dettaglio quali conseguenze una forza repulsiva come quella ipotizzata potrebbe avere al livello dell'evoluzione del cosmo. In particolare occorrerebbe capire quale ruolo tale forza potrebbe giocare sul bilancio energetico globale dell'Universo. L'aggiunta di una forza repulsiva potrebbe, per esempio, far pendere l'ago della bilancia verso un'espansione illimitata, oppure una contrazione (un big crunch) del cosmo. Vedi anche Universo.