Per anni astronomi e fisici hanno calcolato l’età dell’universo misurando il tempo trascorso dal Big Bang. Guardano anche il redshift (o spostamento verso il rosso) di luce dalle stelle più antiche nelle galassie più lontane. Studia alla Cornell Universitypubblicato nel dicembre 2020 in Giornale di cosmologia e astrofisica, ad esempio, ha stimato l’età dell’universo in 13,77 miliardi di anni (entro 40 milioni di anni o meno). Questo valore è stato calcolato dai dati cosmici di fondo a microonde raccolti dal telescopio di Atacama. È coerente con quello ottenuto dal Modello Standard della cosmologia. Il problema: le osservazioni indicano che alcune galassie che si pensa siano apparse molto tempo dopo il Big Bang in realtà sembrano molto più vecchie dell’età stimata dell’universo.

L’età dell’universo: l’impossibile problema delle galassie primordiali

La stella di Matusalemme, una delle stelle più antiche mai osservate, ha a lungo incuriosito gli scienziati. Nel 2013, utilizzando i dati del telescopio Hubble, gli astronomi hanno stimato che questa stella avesse circa 14,5 miliardi di anni. Quindi sarebbe più antico dell’universo stesso! Ciò ha sollevato molte domande. Alla fine si è scoperto che questa discrepanza era correlata a resoconti non confermati. Le stime successive sono più accurate L’età di questa stella è infine compresa tra 12,2 e 13,7 miliardi di anni.

Ma recenti osservazioni dallo spazio profondo, effettuate tramite il James Webb Space Telescope, hanno rivelato che la struttura e la massa delle galassie nell’universo primordiale ad elevati spostamenti verso il rosso (z ≈ 15), appena presenti 300 milioni di anni dopo il Big Bang, potrebbero aver come si sono evolute, come le galassie che esistevano circa 10 miliardi di anni fa!

Immagine di una delle stelle più antiche conosciute, indicata come HD 140283 (comunemente conosciuta come la Stella di Matusalemme). Si trova a più di 190 anni luce dalla Terra e si dice che abbia tra 12,2 e 13,7 miliardi di anni. Fonte: Agenzia spaziale europea/Hubble

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Quindi queste conclusioni sono in forte contrasto con il modello di concordanza, chiamato anche modello ΛCDM. “Λ” sta per costante cosmologica e sta per “CDM” materia oscura fredda. Questo modello è di gran lunga il più semplice per spiegare le proprietà dell’universo osservabile. Tuttavia, il livello di maturità e la massa di alcune antiche galassie solleva interrogativi.

Come spieghiamo che queste galassie dell’universo primordiale sono in uno stato di sviluppo così avanzato? È anche sorprendentemente piccolo, il che non fa che aumentare il mistero. Gli esperti lo chiamano “l’impossibile problema della proto-galassia”. Rajendra Gupta è un fisico teorico presso la Facoltà di Scienze dell’Università di Ottawa. Suggerisce che abbiamo semplicemente sottovalutato l’età dell’universo.

Redshift come fenomeno “ibrido”.

nel diario Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, lo specialista spiega che le stime precedenti erano in gran parte sbagliate. Il nostro universo potrebbe effettivamente avere il doppio di quanto suggeriscono le stime attuali.

Per stimare l’età dell’universo, gli astrofisici si affidano principalmente al redshift della luce. Questo è l’aumento della lunghezza d’onda della luce. Man mano che si espande, si sposta verso la parte rossa dello spettro visibile. Questa trasformazione permette di dedurre la distanza tra le galassie e gli oggetti presenti. Quindi apprezziamo la velocità con cui si stanno allontanando dal nostro pianeta. Quest’ultimo, a sua volta, permette di calcolare il tasso di espansione dell’universo.

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L’astronomo Fritz Zwicky ha proposto la cosiddetta teoria della “luce stanca” nel 1929. Sostiene che lo spostamento verso il rosso della luce proveniente da galassie lontane non è dovuto all’allontanamento delle galassie da noi. Sarebbe infatti dovuto alla graduale perdita di energia dei fotoni a grandi distanze cosmiche. perdita risultante dalla collisione con altre particelle sul suo percorso). Tuttavia, questa teoria è risultata incoerente con le osservazioni. ” Schemi di illuminazione stanchi […] Le proprietà del fondo cosmico a microonde non possono essere spiegate in modo soddisfacente Gupta osserva nel suo articolo.

Il fisico propone quindi un modello “ibrido” che incorpora il concetto di luce stanca in un universo in espansione. Gupta ha già scoperto che ” Permettendo a questa teoria di coesistere con un universo in espansione, diventa possibile reinterpretare il redshift come un fenomeno ibrido, piuttosto che un fenomeno puramente in espansione. Secondo lui, questo approccio consente di ottenere una stima più accurata dell’età dell’universo.

L’importanza delle costanti di accoppiamento

Oltre alla teoria della luce esausta, Gupta introduce il concetto di costanti di accoppiamento “scalabili”. Questa è un’ipotesi avanzata per la prima volta da Paul Dirac. Queste costanti controllano le interazioni (forti, deboli, elettromagnetiche e gravitazionali) tra le particelle. Secondo Dirac, potrebbero essere cambiati nel tempo. Permettendo loro di evolversi, il tempo necessario per la formazione delle prime galassie osservate dal telescopio James Webb si estende da poche centinaia di milioni di anni a diversi miliardi di anni! Questo potrebbe spiegare il livello di maturità e massa che caratterizzano queste antiche galassie.

« Il nostro nuovo modello risale alla formazione delle galassie di miliardi di anni. Ciò pone l’età dell’universo a 26,7 miliardi di anni, non 13,7 come stimato in precedenza. disse Gupta In un comunicato stampacon 5,8 miliardi di anni a z = 10 e 3,5 miliardi di anni a z = 20, come specificato nel suo studio.

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Nota inoltre che l’interpretazione tradizionale della “costante cosmologica” – che rappresenta l’energia oscura responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’universo – deve essere rivista. Si propone invece di utilizzare una costante dinamica, che tiene conto dell’evoluzione delle costanti di accoppiamento. Una tale modifica risolverebbe il mistero delle piccole galassie osservate nell’universo primordiale. [Ce modèle] Quindi risolve l’impossibile problema delle galassie primordiali senza la necessità di semi di buchi neri primordiali […]né la formazione rapida e massiccia di stelle terziarie di popolazione o tassi di accumulazione superiori al limite di Eddington “, conclude il fisico.