L'Universo potrebbe finire tra 33 miliardi di anni

Il lavoro fonde i risultati osservativi di ampie indagini cosmologiche con uno specifico quadro teorico. Il gruppo di ricerca ha adattato un modello in cui un campo ultraleggero simile a un assione interagisce con la nota costante cosmologica (la Λ nel modello ΛCDM). I loro parametri di best-fit, combinati con le recenti misurazioni dell'equazione di stato dell'energia oscura, favoriscono una costante cosmologica efficace negativa in quel modello. Una Λ negativa fa sì che l'attrazione gravitazionale prevalga sulle scale cosmologiche, producendo un'inversione dell'espansione e un "big crunch" finale. Gli autori riportano per l'universo una durata di riferimento di circa 33 miliardi di anni in questo modello.

Perché i nuovi dati sono importanti

Per due decenni il quadro cosmologico standard è stato semplice e robusto: una costante cosmologica positiva produce un'espansione accelerata che continua indefinitamente, portando a un futuro freddo e vuoto spesso chiamato "big freeze". Ma i recenti rilasci di ampi set di dati — in particolare quelli che mappano le oscillazioni acustiche barioniche, le distanze delle supernove e il clustering delle galassie su grande scala — hanno aperto la possibilità che l'equazione di stato dell'energia oscura w possa differire dal valore costante w = −1 previsto per la pura energia del vuoto. Diverse analisi indipendenti hanno riscontrato tensioni lievi ma non trascurabili con una costante cosmologica pura, e sono proprio queste tensioni a permettere a modelli dinamici come la proposta degli assioni di produrre un destino finale qualitativamente diverso.

Che ruolo giocano gli assioni?

Numeri e scale temporali, in parole povere

• Età dell'universo oggi: ~13,8 miliardi di anni.
• Durata totale modellata nello scenario assione + Λ negativa: ~33 miliardi di anni dal Big Bang.
• L'espansione continuerebbe fino a un massimo in circa 11 miliardi di anni; inizierebbe quindi la fase di contrazione che culminerebbe in un crunch tra circa 20 miliardi di anni da oggi.

Avvertenze importanti

Il risultato attira l'attenzione, ma è lungi dall'essere un verdetto definitivo sul destino cosmico. In primo luogo, l'inferenza di una costante cosmologica negativa emerge all'interno di uno specifico modello che include un grado di libertà aggiuntivo (l'assione). Diverse parametrizzazioni o modelli possono adattarsi ai medesimi dati senza richiedere Λ<0. In secondo luogo, le attuali misurazioni dell'equazione di stato dell'energia oscura indicano accenni di comportamento dinamico al livello di pochi sigma in alcune combinazioni di set di dati, ma tali tensioni sono modeste e dipendenti dal modello; non sono ancora accettate universalmente come prova definitiva che l'energia del vuoto vari nel tempo. In terzo luogo, le degenerazioni nella stima dei parametri cosmologici — dove diverse combinazioni di parametri producono osservabili simili — significano che spiegazioni alternative rimangono plausibili. In breve: interessante e plausibile, ma provvisorio.

Altri possibili finali cosmici

I cosmologi continuano a valutare diversi scenari qualitativamente differenti per le fasi finali, tra cui:

Il crunch derivante da assione + Λ negativa è un'opzione in questo menu — distinta e drammatica, ma non esclusiva. Ogni scenario dipende da presupposti che le osservazioni e la teoria in corso metteranno alla prova.

Perché questo è importante — e cosa succederà ora

Determinare il destino dell'universo è più di un esercizio di curiosità cosmica: sonda l'ignoto più profondo della fisica contemporanea, ovvero la natura dell'energia oscura e la sua relazione con i campi fondamentali. La proposta di datare la fine di tutto tra poche decine di miliardi di anni è un esempio di come i set di dati in rapido miglioramento permettano ai teorici di trasformare questioni precedentemente filosofiche in ipotesi quantitative verificabili.

Nei prossimi anni, una serie di esperimenti e indagini renderanno il quadro più nitido: ulteriori rilasci di dati da DESI, ri-analisi di campioni di supernove di Tipo Ia e osservazioni da Euclid, SPHEREx e dal Vera Rubin Observatory dovrebbero ridurre le incertezze sui parametri e testare se l'energia oscura dinamica sia realmente necessaria. Se ricostruzioni ripetute e indipendenti dal modello della storia dell'energia oscura continueranno ad allontanarsi da una pura costante cosmologica, i meccanismi di tipo assionico richiederanno maggiore attenzione; in caso contrario, il quadro standard ΛCDM riconquisterà il suo primato.

In sintesi

L'affermazione che "tutto scomparirà" in una data specifica è un'esagerazione se separata dal contesto. Una nuova analisi teorica ben documentata mostra che, all'interno di un plausibile modello assione-più-costante-cosmologica adattato ai recenti dati dei survey, l'universo potrebbe invertirsi e terminare in un big crunch tra circa 33 miliardi di anni. Ma tale conclusione dipende criticamente dalle scelte del modello e da dati che rimangono sotto attivo esame. Il prossimo decennio di osservazioni sarà decisivo per dirci se questa drammatica conclusione passerà da possibilità speculativa a previsione robusta — o se il cosmo ha in serbo un destino diverso e più silenzioso.

James Lawson è un giornalista scientifico presso Dark Matter che si occupa di fisica, spazio e tecnologie emergenti. Ha conseguito un MSc in Comunicazione Scientifica e un BSc in Fisica presso la University College London e risiede nel Regno Unito.