Sapete che non amo molto divulgare teorie puramente matematiche su quella che può essere la struttura dell’Universo e la sua evoluzione. Per adesso vi è un modello sostenuto da osservazioni che potrebbe essere spiegato abbastanza semplicemente. Tuttavia, come tutti i modelli lascia aperti un mucchio di dubbi e di punti critici.

Per cercare di “tapparli”, si dà via libera a parametri più o meno variabili (meglio se del tutto sconosciuti come materia ed energia oscura) e alla matematica. Si troverà sempre un modello che in qualche modo confermerà certi risultati. Nello stesso momento, però, aprirà nuovi squarci di incertezza, e via dicendo. E’ un po’ come se uno volesse impacchettare perfettamente una sfera con un foglio di carta piano. Se va bene da una parte si allarga dall’altra o si strappa del tutto.

Sappiamo anche molto bene che la tecnologia dei computer è tale che non è difficile al giorno d’oggi impostare nuove teorie e poi far girare i modelli anche per qualche mese o qualche anno. Nel frattempo si può fare altro… Una volta una nuova teoria legava lo scienziato alla sua idea praticamente per tutta la vita e rischiava di fargliela spendere dietro a un totale insuccesso se le osservazioni gliela avessero prima o poi smentita. Pensate solo a quel povero Gauss che ha dovuto calcolare a mano un’ orbita planetaria da tre osservazioni, aggiungendo poi le altre attraverso l’uso dei minimi quadrati. Anni di lavoro, quando oggi bastano pochi secondi.

Con questo non voglio dire che era meglio la Scienza antica. Voglio solo dire che una teoria andava ben studiata e ben valutata prima di essere sviluppata in pieno: ne andava di un’intera esistenza terrena! Oggi, se ne possono creare a raffica, cambiando anche di poco certi parametri. Poi ci pensa il computer…

Tuttavia (attenzione!) questo non vuole assolutamente dire che chiunque può inventarsi una teoria, ma che coloro che hanno una preparazione adeguata e completa possono rischiare ben poco nel provare nuovi approcci. Ne segue che le teorie cosmologiche si susseguono a raffica e, anche se al loro interno qualcuna è più “giusta” di un’altra, è ben difficile capirlo, soprattutto se le osservazioni che dovrebbero confermarle sono sempre le stesse…

Tra le nuove teorie del “tutto” o quasi, ne ho letto recentemente due. Molto belle entrambe  e molto suggestive, ma … i loro limiti tornano sempre a bomba: le osservazioni sono sempre le stesse con i loro problemi non ancora risolti. In particolar modo, spiccano sempre di più le candele standard, le ormai sempre meno credibili supernove di tipo Ia. Sono infatti loro che ci indicano come leggere il passato dell’Universo e il suo modo di “muoversi”.

La prima è quella dell’universo a fisarmonica e la seconda è quella dell’Universo viscoso. Non chiedetemi di entrare nei dettagli, dato che mi sembrerebbe opera del tutto inutile. Le due teorie restano dei bei giochini matematici che diventeranno cose serie solo quando i punti di partenza saranno veramente assodati e precisati.

Nella prima, fortunatamente, non si parla di materia ed energia oscura. Ossia, serve a poco. Si ipotizza che lo spazio stia subendo un’oscillazione smorzata a seguito dell’incredibile espansione dovuta all’inflazione. Una specie di onda di terremoto che si spegne lentamente. Durante i 13.8 miliardi di anni di vita, lo spazio dell’Universo si sarebbe espanso e contratto varie volte (6 o 7), diminuendo sempre più la sua ampiezza fino quasi a scomparire al giorno d’oggi. Uno spazio a fisarmonica, insomma, il cui suono va spegnendosi. La conclusione è che molto probabilmente l’accelerazione dell’espansione attuale possa essere legata a una fase di espansione a cui seguirà una fase di contrazione. Qualcuno, però, per non buttare via il lavoro appena concluso, ha già detto che si potrebbero sovrapporre i due effetti: quello periodico smorzato e quello solo espansivo accelerato (così si salverebbero capra e cavoli…).

Prove a riguardo? Beh… è facile trovarne, sapendo quali e quanti problemi sono ancora irrisolti. Uno che va bene con il modello si trova sempre…  Per esempio, il periodo della nascita rapida e molto efficace delle prime galassie, troppo grandi per essere vere, sembrerebbe coincidere con una fase di contrazione dello spazio. Magnifico! La materia tende ad avvicinarsi e costruire qualcosa è più facile.

E’ inutile proseguire con figure e formule varie (tutte corrette sicuramente). Il succo di tutto rimane, però, sempre lo stesso: la misura dell’espansione nei vari periodi della vita del Cosmo. Quello che si chiama fattore di scala. Già di per sé incerto, si è voluto analizzare la sua derivata. La derivata di un andamento “quasi lineare” (l’espansione generale) è risultata variabile, un po’ positiva e un po’ negativa. Insomma, invece di una linea dritta si aveva un’oscillazione (smorzata) attorno a lei.

Mi ricorda molto la scoperta dei pianetoni attorno a stelle vicine, basata solo sulle misure delle posizioni delle stelle. Piccole variazioni nel moto dell’astro erano imputate a variazioni periodiche del moto del baricentro e quindi riconducibili a pianeti invisibili, ma capaci di spostarlo un po’ a destra e un po’ a sinistra. Si è poi arrivati addirittura a cercare la variazione della variazione (la derivata seconda). Insomma, tutto molto bello, ma del tutto irrealistico con la precisione di quei tempi. I pianetoni sono spariti e le accuse contro chi voleva scoprire qualcosa che stava ben all’interno dell’errore della misura furono molto pesanti.

Oggi si fa quasi lo stesso. La variazione del fattore di scala di espansione in funzione del tempo si basa sulle supernove di tipo Ia, che potrebbero rappresentare varie famiglie di oggetti con caratteristiche anche abbastanza diverse, ossia con “errori” piuttosto grandi. Se è già difficile credere alla linea che passa attraverso queste misure e che ci dà un certo valore più o meno costante, diventa veramente assurdo (o quasi) cercare in quella linea l’andamento della derivata, ossia un andamento a sinusoide smorzata.

Poco importa che tutte le analisi matematiche concludano che l’andamento “sembra” statisticamente valido. Quanti andamenti ho visto “statisticamente “ validi, quando ci sono solo sei o sette eventi da considerare. Uno fra tutti? La periodicità delle estinzioni di massa, collegate statisticamente alla pioggia cometaria che si ripeterebbe orni 30 milioni di anni. Oggi, ovviamente, non se ne parla più…

Conclusione? Sarebbe molto meglio investigare a fondo le caratteristiche delle supernove di tipo Ia, sia rispetto al tipo di progenitore e sia rispetto all’età a cui si riferisce. I mezzi ci sono di sicuro, ma forse bisogna che passi più tempo rispetto a quello necessario a un computer per far girare un nuovo modello e applicargli un qualche test statistico. Io temo profondamente che siamo di fronte a qualcosa tipo i “pianetoni” del caro amico Peter van der Kamp, purtroppo solo un sogno nascosto nell’errore di misura….

Quasi contemporaneamente, nasce un'altra teoria, quasi diametralmente opposta. Finora non si è mai modellata accuratamente la viscosità del fluido che permea l’Universo. Se si facesse, seguendo un certo modello più o meno confermato da fenomeni molto locali di tipo stellare, si otterrebbe, attraverso un’elegante e complessa matematica (e il solito computer ultra veloce), un Universo che sta partendo come una scheggia verso l’espansione senza fine, quella che porta al Big Rip, al “grande strappo”. Tutta la materia si disintegrerebbe e si disperderebbe in uno spazio sempre più gigantesco. Ancora una volta, però, i modelli si basano sui pochi dati (i dati sono sempre pochi per definizione) a disposizione, tra cui direttamente e indirettamente le supernove di tipo Ia, le candele standard, l’asta rigida che misura l’Universo e la sua espansione…

Insomma, un risultato completamente opposto… ma che si ottiene giocando un poco con le formule matematiche: in un caso con le variazioni sotto il limite dell’errore; nel secondo sull’applicazione di particolari teorie “locali” a situazioni molto più generali.

Vi è qualcosa di sbagliato in tutto ciò? Sicuramente no. E’ giusto che chi ha le basi scientifiche si diverta a creare nuovi modelli e nuove teorie. L’importante è che non diventino atti di fede solo perché qualcuna è più appoggiata “politicamente” di un’altra. Tentativi che una volta non si potevano fare e che oggi portano via solo un tempo ridicolo.

E’ giusto che la Scienza utilizzi la tecnologia e che invece di riflettere molto prima, vada a tentativi e -magari- ci rifletta dopo, in attesa che arrivino i dati osservativi? Basterà poi cambiare qualche variabile e qualche formula nel modello (rendendole sempre più complicate) per avvicinarsi alle osservazioni. Einstein non ha cambiato la sua teoria DOPO, ma le sue previsioni sono state confermate senza nessun aggiustamento… Va beh… altri tempi!

In un modo o nell’altro, non pretendete da me che vi spieghi nei dettagli questi nuovi modelli cosmologici… Vi do i link (QUI e QUI) e ognuno si diverta. Senza pretendere, poi, di potere competere con qualche modello alternativo, però… Il primo lo trovate anche su Media INAF e, tra non molto, apparirà anche il secondo (penso).

Quello che posso concludere io è che queste supernove sono uno dei più interessanti problemi della nuova astrofisica e sono sicuro che la spiegazione finale sarò di una semplicità estrema: il solito uovo di Colombo dell’Universo.