TOKINA ATX-I 11-20mm f/2.8 CF Review

Cosa fa sì che l'universo si comporti in quel modo? È una domanda a cui gli scienziati si sforzano di rispondere da centinaia di anni. Dalla teoria della relatività generale di Einstein alla materia oscura e all'energia oscura, la nostra comprensione dell'universo si è enormemente ampliata. Tuttavia, man mano che le nostre conoscenze si espandono, queste spiegazioni lottano sempre più per essere coerenti con ciò che stiamo osservando, e quindi gli scienziati stanno ora esaminando nuove idee per spiegare ciò che vediamo "radiazione oscura" ed "energia fantasma".

Mentre continuiamo a osservare e studiare l'universo intorno a noi utilizzando strumenti sempre più precisi e sofisticati sistemi di elaborazione dati, i risultati si sono invariabilmente rivelati inaspettati. Forse la più famosa di queste scoperte è stata la graduale realizzazione che tutto ciò che possiamo vedere nell'universo, ogni nuvola di polvere , campo di asteroidi , pianeta, stella, nebulosa e ammasso di galassie semplicemente non ha massa sufficiente per garantire che l'universo si comporti nel modo in cui lo fa chiaramente almeno secondo il modello standard della cosmologia, fondato sulla teoria della relatività generale di Einstein.

Una potenziale soluzione a questo problema è stata suggerita per la prima volta già all'inizio degli anni '30 con la materia oscura, così chiamata perché deve consistere in un materiale che non emette né reagisce con la luce visibile, o addirittura con qualsiasi parte dello spettro elettromagnetico. E così è nato il lato oscuro dell'universo.

Più recentemente, anche se indirettamente, rilevando la sua influenza gravitazionale, gli astronomi hanno appreso di più sulla materia oscura, non ultimo il fatto sorprendente che deve costituire circa il 23% della massa totale dell'universo . Tuttavia, una volta aggiunta la materia oscura alla teoria di Einstein, si adatta a tutto, dalla formazione stellare al fatto che le galassie non si separano semplicemente a causa della loro velocità di rotazione.

Tutto su questo Web

(Credito immagine: futuro)

Questo articolo ti è stato offerto da All About This Web (si apre in una nuova scheda) .

La rivista All About This Web (si apre in una nuova scheda) ti porta in un viaggio maestoso attraverso il nostro sistema solare e oltre, dalla straordinaria tecnologia e This Webcraft che consente all'umanità di avventurarsi in orbita, alle complessità di This Web science.

Ma non si tratta solo di materia oscura. Nel 1929 le osservazioni fatte da Edwin Hubble rivelarono che l'universo sembrava espandersi e che la maggior parte delle galassie si stava allontanando da noi e quelle più lontane lo facevano più velocemente. La correlazione tra la distanza e la velocità con cui l'universo si sta espandendo è stata presto soprannominata la costante di Hubble, ma non lasciarti ingannare da quel nome, perché non è né costante né immutabile mentre l'universo si espande.

Quando si è trattato di ciò che stava causando questa espansione, gli astronomi alla fine hanno optato per l'idea dell'energia oscura come soluzione, una forma sconosciuta di energia che permea tutta questa rete che assicura che la materia respinga sempre più la materia. Ancora una volta, affinché la teoria di Einstein funzioni, questa energia oscura deve rappresentare più di due terzi circa il 73% dell'energia nell'universo.

Tuttavia, in decenni più recenti, sono state trovate prove indirette che supportano l'idea di energia oscura, non da ultimo quando gli astronomi confrontano le misurazioni della distanza e la loro relazione con lo spostamento verso il rosso nella luce rilevata dagli oggetti. Il fatto che l'universo sembri essersi espanso maggiormente nella seconda metà della sua vita è uno di questi esempi di prove a favore dell'energia oscura. L'energia oscura potrebbe spiegare perché, in base alle misurazioni effettuate sui modelli di direzione nel fondo cosmico a microonde (CMB), sembra che l'universo sia vicino all'essere piatto, il che sarebbe possibile solo se esistesse una qualche forma di energia sconosciuta per bilanciare il suo complesso densità contro una quantità altrimenti insufficiente di materia di massa e materia oscura combinate nell'universo.

L'Osservatorio Planck dell'Agenzia Europea per il Web (ESA) ha misurato la radiazione cosmica di fondo a microonde del cosmo. (Credito immagine: ESA)

Tuttavia, la materia oscura e l'energia oscura ora sembrano insufficienti per mantenere il modello standard della cosmologia perfettamente sincronizzato con il modo in cui si osserva il funzionamento dell'universo reale. I cosmologi parlano sempre più di radiazione oscura (si apre in una nuova scheda) e di una forma specifica di energia oscura che è stata soprannominata energia fantasma . Questa energia fantasma astronomica non deve essere confusa con l'energia fantasma, o "energia dei vampiri", prelevata dalle apparecchiature elettriche dalla rete quando è spenta ma ancora collegata.

Si parla anche di gravità "oscura" o "modificata", un approccio un po' più drastico che suggerisce semplicemente che non comprendiamo appieno la natura fondamentale dell'universo e che la gravità, specialmente su enormi scale cosmologiche, in realtà non segue le regole stabilite giù dalla teoria della relatività generale di Einstein.

Robert Caldwell è un fisico teorico al Dartmouth College, nel New Hampshire, la cui ricerca si concentra sull'affrontare domande sulle proprietà di base dell'universo.

"Immagino che siano stati discussi solo dal 2000 circa", ha detto. "L'energia oscura e la gravità oscura sono entrambe proposte per spiegare l'espansione cosmica in accelerazione significativamente, che non può essere spiegata diversamente. Alcune persone hanno suggerito che forse la gravità ha una descrizione diversa su scale cosmologiche, quindi va sotto il nome di modificato o scuro gravità Mi piace un po' la "gravità oscura". Le radiazioni oscure sono divertenti. Immagino che il punto in cui entrino in gioco sia il divario tra la quantità "consentita" di radiazione nell'universo primordiale e la quantità che possiamo spiegare".

Un'istantanea della luce più antica dell'universo, vista dal satellite Planck dell'ESA. (Credito immagine: ESA)

Un recente stimolo per parlare di questi nuovi aspetti di un universo "oscuro" è stato un articolo scientifico (si apre in una nuova scheda), pubblicato nel giugno 2016, scritto da Adam Riess della Johns Hopkins University, insieme al supporto di 14 coautori di 11 istituti di ricerca in tutto il mondo. Sulla base dei calcoli più accurati delle distanze tra la Terra e 19 diverse galassie, basandosi sui "parametri" di oltre 2.000 stelle Cefeidi variabili e supernove di tipo 1a, i risultati dell'articolo sono stati sorprendenti. Secondo lo studio, la velocità rivista dell'espansione dell'universo è di 45,5 miglia al secondo (73,2 chilometri al secondo) per ogni 3,26 milioni di anni luce, cioè ogni 3,26 milioni di anni luce più lontano guardiamo, troviamo l'universo si sta espandendo a 45,5 mps (73,2 km/s) più velocemente. Di questo passo, è probabile che le distanze tra gli oggetti cosmici raddoppino in altri 9,8 miliardi di anni.

La sfida che questa cifra raffinata pone, tuttavia, è che non si adatta al tasso di espansione previsto da misurazioni più ampie fatte del bagliore residuo del Big Bang , il fondo cosmico a microonde, misurato dal satellite Planck dell'Agenzia Europea per il Web. In effetti, la differenza è da tre a quattro volte l'"incertezza" presa in considerazione negli ultimi dati.

In poche parole, il documento suggerisce che l'universo si sta attualmente espandendo del 9% più velocemente di quanto dovrebbe, almeno secondo le previsioni degli astronomi. "O manca qualcos'altro, perché c'è un nuovo tipo di sostanza che non conosciamo, o le cose che già sappiamo sono davvero strane e pazze e sta succedendo qualcosa di divertente", ha detto Brad Tucker, uno degli autori del giornale dal Mount Stromlo Observatory dell'Australian National University. "O aggiungiamo qualcosa di nuovo o dobbiamo davvero capire cosa pensiamo della materia oscura e dell'energia oscura e cosa sono".


L'energia fantasma e l'espansione dell'universo

Questa misteriosa forma di energia oscura potrebbe benissimo causare la fine del nostro cosmo con la distruzione


"Sebbene siano stati pubblicati dubbi sollevati sull'accuratezza di alcuni di questi dati CMB, preso alla lettera sembra che potremmo non avere la giusta comprensione, e cambia quanto grande dovrebbe essere la costante di Hubble oggi", ha detto Riess all'epoca .

"Questa sorprendente scoperta potrebbe essere un indizio importante per comprendere quelle parti misteriose dell'universo che costituiscono il 95% di tutto e non emettono luce, come l'energia oscura, la materia oscura e la radiazione oscura". Data la sua ampiezza e portata, gli astronomi di tutto il mondo hanno preso molto sul serio le scoperte di Riess e dei suoi colleghi. Dopotutto, nel 2011 Riess aveva condiviso il Premio Nobel per la Fisica per la scoperta iniziale che l'universo non si stava solo espandendo, ma che anche la velocità con cui lo stava facendo stava aumentando.

Erik Verlinde dell'Università di Amsterdam ha trascorso gran parte del suo tempo dal 2010 tentando di sviluppare una teoria della gravità totalmente nuova, che spieghi tali osservazioni senza la necessità di invocare cose del calibro della materia oscura e dell'energia oscura. Ciò ha portato alla sua teoria della gravità emergente, così chiamata perché la gravità non è una forza fondamentale dopo tutto, ma un fenomeno emergente, simile alla temperatura che emerge dal movimento delle particelle.

Questo sta un po' meglio con la meccanica quantistica, la fisica del molto piccolo, rispetto alla teoria della relatività generale, la fisica del molto grande, che è stata a lungo un problema per coloro che cercano una cosiddetta teoria del tutto. Un'indagine internazionale sulla lente gravitazionale causata dalle galassie, pubblicata nel numero di dicembre 2016 degli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, ha scoperto che le equazioni di Verlinde potrebbero spiegare le osservazioni senza la necessità di materia oscura. Quello era solo il primo test della gravità emergente, tuttavia, e per Einstein non è ancora finita.

C'è una comprensibile riluttanza a lasciar andare completamente sia la teoria della gravità di Einstein che i dati ben consolidati sulla CMB. Il primo può essere ritenuto incompleto, ma non è lo stesso che è sbagliato. Non sorprende che così tanti astronomi abbiano optato per qualche fenomeno fisico sconosciuto responsabile della discrepanza tra teoria e osservazioni. Con l'energia oscura già considerata come il piede sull'acceleratore che causa l'espansione dell'universo, non è un grande passo suggerire modi in cui potrebbe effettivamente allontanare le galassie l'una dall'altra con una forza ancora maggiore o crescente di quanto inizialmente previsto.

Tuttavia, un'altra idea con crescente supporto è che questa espansione dell'universo maggiore del previsto sia dovuta a particelle subatomiche precedentemente sconosciute che, nella loro storia antica, viaggiavano vicino alla velocità della luce. Collettivamente questi sono chiamati radiazione oscura e includono un proposto "quarto sapore di neutrino", deliziosamente noto come neutrini sterili .

Ciò che serve, ovviamente, sono le prove. Al momento il tasso di espansione dell'universo è l'unico segno significativo, anche se indiretto, di energia oscura, e specificamente di energia fantasma. "Il tasso di accelerazione è maggiore rispetto ad altri modelli di energia oscura o teorie sull'energia oscura", ha detto Caldwell. "Di solito questo è espresso in termini di equazione di stato dell'energia oscura; per l'energia fantasma l'equazione di stato è più negativa di un certo valore critico. Mettere insieme una misura davvero buona del tasso di espansione è il modo principale che qualcosa come l'oscurità l'energia o l'energia fantasma è in fase di test.

Pulsante RS Puppis è il tipo di stella usata per misurare le distanze galattiche. (Credito immagine: NASA/ESA/Hubble)

"La gravità oscura si può iniziare a vincolare all'interno di una particolare teoria, suppongo, facendo gli stessi tipi di test che faresti per l'energia fantasma. Ma se vuoi davvero testare questa idea di gravità oscura, devi guardare alcuni fenomeni in cui Vedremo una differenza apprezzabile", ha detto Caldwell.

"In molte delle teorie che le persone hanno proposto, fenomeni come la lente gravitazionale dovrebbero apparire diversi in un universo descritto dalla gravità oscura piuttosto che dalla relatività generale. E così le persone stanno cercando modi per usare esperimenti di lente debole, dove invece della lente è il il sole e la fonte di luce sono una stella nella galassia come accadde nel 1919, il che dimostrò che la teoria di Einstein era corretta, la lente è un ammasso di galassie e la luce è molto più grande".

Tuttavia, Caldwell pensa ancora che dobbiamo aspettare una nuova idea o una svolta tecnologica. "Il problema con molti di questi test o teorie che stiamo cercando è che in ogni caso c'è una lacuna e l'abbiamo riempita con qualcosa", ha detto.

"Gli osservatori stanno facendo il loro dovere di eseguire le misurazioni al meglio della tecnologia che hanno e di sviluppare nuove tecniche, spingendo la tecnologia in avanti, ma poche di queste teorie hanno una previsione unica che direbbe: 'Devi solo misurare questa cosa e dimentica il resto, e poi vedrai.' Questo è un po' un problema; immagino che questo lo renda più difficile. Stiamo ancora aspettando quella vera idea rivoluzionaria o la misurazione".

Tuttavia, è altrettanto impegnato come la maggior parte degli astronomi nell'idea che ci siano questi aspetti oscuri nell'universo. "Se incontro ora un cosmologo che pensa che l'intera faccenda dell'energia oscura e della gravità oscura sia sulla strada sbagliata, allora stanno semplicemente ignorando le prove", ha detto.

Ma cosa accadrebbe se qualche aspetto della gravità oscura dimostrasse che Einstein ha semplicemente sbagliato? "Se scopriamo un nuovo fenomeno gravitazionale, allora ci renderemo conto che la teoria di Einstein ha un ruolo simile alla teoria di Newton", ha detto Caldwell. "Che è una bella teoria che porta a previsioni verificabili con elevata precisione, ma è valida solo in un certo dominio, un certo intervallo di validità a quel punto si rivela un'altra teoria".

Ir arriba