C’è qualcosa di un po’ strano nella nostra teoria dell’universo. Quasi tutto quadra, ma c’è una mosca nell’unguento cosmico, una particella di sabbia nell’infinito sandwich. Alcuni scienziati pensano che il colpevole potrebbe essere la gravità – e che sottili increspature nel tessuto dello spazio-tempo potrebbero aiutarci a trovare il pezzo mancante.

Un nuovo documento, scritto da uno scienziato dell’Università di Chicago, spiega come potrebbe funzionare. Pubblicato il 21 dicembre nella Physical Review D, il metodo dipende dalla ricerca di tali increspature che sono state piegate, sulla via verso la Terra, viaggiando attraverso buchi neri supermassicci o grandi galassie.

Il problema è che qualcosa sta facendo sì che l’universo non solo si espanda, ma si espanda sempre più velocemente nel tempo e nessuno sa cosa sia. (La ricerca della velocità esatta è un dibattito in corso in cosmologia).

Gli scienziati hanno proposto ogni tipo di teoria su quale potrebbe essere il pezzo mancante. “Molte di queste si basano sul cambiamento del modo in cui la gravità funziona su larga scala“, ha detto il coautore Jose María Ezquiaga, post-dottorato della NASA Einstein presso l’Istituto di Fisica Cosmologica di Kavli all’UChicago. “Quindi le onde gravitazionali sono il messaggero perfetto per vedere queste possibili modifiche della gravità, se esistono“.

Le onde gravitazionali sono increspature nel tessuto dello spazio-tempo stesso; dal 2015 l’umanità è in grado di captare queste increspature utilizzando gli osservatori LIGO. Ogni volta che due oggetti massicciamente pesanti si scontrano in un’altra parte dell’universo, creano un’ondulazione che viaggia attraverso lo spazio, portando la firma di qualsiasi cosa l’abbia fatta collidere: forse due buchi neri o due stelle di neutroni che si scontrano.

Nel documento, Ezquiaga e il coautore Miguel Zumalácarregui sostengono che se tali onde colpissero un buco nero supermassiccio o un ammasso di galassie in viaggio verso la Terra, la firma dell’ondulazione cambierebbe. Se ci fosse una differenza di gravità rispetto alla teoria di Einstein, l’evidenza sarebbe incorporata in quella firma.

Per esempio, una teoria per il pezzo mancante dell’universo è l’esistenza di una particella in più. Tale particella, tra gli altri effetti, genererebbe una sorta di sfondo o “medio” attorno a oggetti di grandi dimensioni. Se un’onda gravitazionale viaggiante colpisse un buco nero supermassiccio, genererebbe onde che si confonderebbero con l’onda gravitazionale stessa. A seconda di ciò che ha incontrato, la firma dell’onda gravitazionale potrebbe portare un “eco”, o apparire confusa.

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Credit: Ezquiaga and Zumalácarregui

Questo è un nuovo modo di sondare scenari che non potevano essere testati prima“, ha detto Ezquiaga.

Il loro documento stabilisce le condizioni per trovare tali effetti nei dati futuri. Il prossimo ciclo di LIGO dovrebbe iniziare nel 2022, con un aggiornamento per rendere i rilevatori ancora più sensibili di quanto non lo siano già.

Nella nostra ultima sessione di osservazione con il LIGO, abbiamo visto una nuova lettura delle onde gravitazionali ogni sei giorni, il che è sorprendente. Ma in tutto l’universo, pensiamo che in realtà accadano una volta ogni cinque minuti“, ha detto Ezquiaga. “Nel prossimo aggiornamento, potremmo vedere così tante di quelle centinaia di eventi all’anno“.

L’aumento del numero, ha detto, rende più probabile che una o più onde abbiano viaggiato attraverso un oggetto massiccio e che gli scienziati saranno in grado di analizzarle per trovare indizi sui componenti mancanti.

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