Quei nuovi dubbi sull’energia oscura, traballano i pilastri della cosmologia

Per quasi 30 anni l’energia oscura ha rappresentato uno dei cardini della cosmologia moderna: la misteriosa forza responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’universo, dedotta dalle osservazioni delle supernove effettuate negli anni Novanta. Oggi, però, quel pilastro traballa sotto i colpi di una nuova analisi che potrebbe ribaltare decenni di certezze. Tutto nasce dall’uso delle supernove di tipo Ia come strumento di misura cosmica. Questi eventi esplosivi, generati dal collasso di determinate stelle, hanno una luminosità intrinseca talmente prevedibile da essere soprannominati “candele standard”: conoscendo quanto dovrebbero brillare, gli astronomi possono calcolare quanto sono lontane osservando quanto appaiono deboli nel cielo. Fu proprio grazie a questo metodo che, negli anni Novanta, due team di ricerca indipendenti scoprirono qualcosa di sconvolgente: le galassie più lontane si stanno allontanando da noi a una velocità crescente. Per spiegare questa accelerazione, i fisici introdussero un concetto nuovo – l’energia oscura – una forma di energia ancora sconosciuta ma stimata rappresentare la fetta più consistente del contenuto energetico dell'universo. L’Ia ha un maxi impatto ambientale. Che non scomparirà nello spazio Il gruppo di Oxford A mettere in discussione questo scenario è un gruppo di ricerca guidato da un fisico dell’Università di Oxford. Il percorso è iniziato quando i due team che avevano annunciato la scoperta resero pubblici i loro dataset: una verifica indipendente condotta dal gruppo di Oxford suggerì che le prove statistiche a sostegno dell’accelerazione cosmica non fossero così solide come si credeva. Quella prima analisi sollevò un vespaio di polemiche nella comunità scientifica. I metodi statistici utilizzati furono giudicati poco ortodossi da molti cosmologi e non mancarono critiche puntuali – tra cui quella legata alla cosiddetta “regola della somma cosmica”, secondo cui le proporzioni di energia oscura, materia oscura e materia ordinaria dovrebbero sommarsi esattamente a uno. Negli anni successivi il gruppo ha continuato a raffinare il proprio lavoro, rispondendo punto per punto alle obiezioni ricevute. L’ultima versione dello studio si basa sul catalogo più aggiornato disponibile – Pantheon+, che raccoglie dati su 1.701 supernove – e integra un elemento cruciale emerso da un filone di ricerca parallelo. Un gruppo coreano dell’Università Yonsei, a Seul, aveva infatti osservato che le supernove di tipo Ia non sarebbero “candele” così uniformi come si pensava: quelle che esplodono nelle fasi giovani di una galassia tendono ad apparire più deboli. Poiché la luce impiega tempo a viaggiare nello spazio, osservare una galassia lontana significa vederla come era nel suo passato, quando era appunto più giovane. Se queste supernove primordiali fossero sistematicamente meno luminose, gli astronomi avrebbero sovrastimato per anni sia la distanza delle galassie sia, di conseguenza, il tasso di espansione dell’universo. Integrando questa correzione, il team di Oxford è arrivato a una conclusione clamorosa: una volta corretti i dati, il segnale dell’accelerazione cosmica sparirebbe. E se l’universo non accelera davvero, l’energia oscura smette di essere necessaria per spiegare le osservazioni. Come prevedibile, la reazione della comunità cosmologica non è stata unanime. Al momento, la maggioranza dei cosmologi resta cauta rispetto all’idea di abbandonare l’energia oscura, anche alla luce delle molteplici linee di evidenza indipendenti che la sostengono. Tuttavia, il lavoro del gruppo di Oxford si inserisce in un momento di crescente incertezza per la cosmologia, segnato da diverse anomalie osservative che negli ultimi anni hanno messo alla prova il modello standard dell’universo. Che si tratti di un errore sistematico nascosto nei dati delle supernove o del primo segnale di una rivoluzione concettuale, la questione è tutt’altro che chiusa. E, come spesso accade nella scienza di frontiera, sarà solo l’accumulo di nuove prove – e non un singolo studio – a stabilire chi ha ragione. Così il telescopio Roman potrebbe riscrivere la cosmologia moderna Artico, il grande cambiamento invisibile Per anni si è pensato che la progressiva fusione del ghiaccio marino artico avrebbe favorito la vita nell’oceano. Più superficie d’acqua libera, infatti, significa una maggiore penetrazione della luce solare e, di conseguenza, condizioni ideali per la crescita del fitoplancton, i microscopici organismi vegetali che rappresentano la base dell’intera catena alimentare marina. Ma una nuova ricerca racconta una storia diversa, e più preoccupante. Uno studio coordinato dall’Università di Edimburgo mostra infatti che l’Artico potrebbe aver superato una soglia critica. L’aumento della produzione di fitoplancton nelle acque del settore pacifico dell’oceano sta infatti, consumando quasi completamente le riserve di nitrati, uno dei nutrienti fondamentali per la crescita della vita marina. Il risultato è che vaste aree dell’Artico e persino dell’Atlantico settentrionale ricevono oggi acque molto più povere di nutrienti rispetto al passato, con possibili conseguenze per pesci, foche, orsi polari e attività di pesca. Il fenomeno è una delle conseguenze meno conosciute del rapido riscaldamento dell’Artico, una regione che si sta scaldando quasi quattro volte più velocemente della media globale. Negli ultimi decenni la superficie coperta dal ghiaccio marino estivo si è drasticamente ridotta e anche quello invernale mostra una tendenza al declino. La perdita del ghiaccio modifica non solo il clima, ma anche il funzionamento dell’intero ecosistema oceanico. Il fitoplancton è costituito da organismi microscopici che trasformano anidride carbonica e luce solare in materia organica, producendo anche una parte dell’ossigeno presente nell’atmosfera terrestre. Tutta la vita marina dipende, direttamente o indirettamente, da questi organismi. Le osservazioni satellitari della clorofilla, il pigmento verde utilizzato per la fotosintesi, hanno mostrato negli ultimi decenni un forte aumento delle fioriture algali nell’Artico, favorito proprio dalla maggiore disponibilità di luce dovuta alla riduzione della copertura di ghiaccio. Si possono “ascoltare” i buchi neri? Una nuova finestra sull’Universo Tuttavia, dopo una fase iniziale di crescita, dal 2009 gli scienziati hanno osservato un rallentamento della produttività biologica in numerose aree e, sul versante atlantico dell’Artico, addirittura una diminuzione. Per capire cosa stesse accadendo, il gruppo di ricerca guidato da Raja Ganeshram ha analizzato oltre 25 anni di misurazioni effettuate nello Stretto di Fram, il principale passaggio tra l’Oceano Artico e l’Atlantico, compiute tra il 1998 e il 2023. I risultati indicano un netto calo delle concentrazioni di nitrati a partire dal 2009, proprio quando il sistema artico ha mostrato un cambiamento verso una copertura di ghiaccio sempre più ridotta. Normalmente i nitrati vengono trasportati dalle acque provenienti dall’Oceano Pacifico, che attraversano lo Stretto di Bering ed entrano nel Mare dei Ciukci. Da qui le correnti li distribuiscono attraverso tutto l’Artico fino allo Stretto di Fram. Oggi, però, la situazione è cambiata. L’aumento della luce disponibile permette al fitoplancton di crescere molto più rapidamente nel Mare dei Ciukci, consumando quasi completamente i nitrati già nelle prime fasi del loro percorso. Quando il fitoplancton muore, precipita sul fondo marino. Qui viene decomposto dai microrganismi presenti nei sedimenti che, una volta esaurito l’ossigeno disponibile, utilizzano proprio i nitrati per continuare il processo di decomposizione. In questo modo l’acqua che prosegue verso l’Atlantico risulta sempre più povera di questo prezioso nutriente. Artemis sta cambiando rotta? Il Polo Sud lunare non è più così scontato Cambia la catena alimentare La scarsità di nitrati modifica anche la composizione del fitoplancton. Le diatomee, grandi alghe microscopiche ricche di nutrienti e fondamentali per la produttività degli oceani, stanno progressivamente lasciando spazio a organismi molto più piccoli, capaci di utilizzare forme alternative di azoto, come l’ammonio prodotto dai batteri e dallo zooplancton. Questo cambiamento può sembrare marginale, ma in realtà altera l’intera rete alimentare marina. Le diatomee vengono infatti, mangiate dallo zooplancton più grande, che rappresenta il nutrimento di pesci come il merluzzo artico e di altre specie. Il microplancton, invece, deve prima essere consumato da piccoli organismi, che a loro volta vengono mangiati da altri predatori prima che l’energia arrivi ai pesci. Ogni passaggio della catena alimentare disperde una parte dell’energia disponibile. Una rete alimentare più lunga significa quindi meno energia per sostenere le popolazioni di pesci, mammiferi marini e uccelli, con possibili ripercussioni anche sulle comunità indigene dell’Artico e sulle attività di pesca nell’Atlantico settentrionale. Secondo Jean-Éric Tremblay dell’Università Laval, non coinvolto nello studio, questi risultati dimostrano che la produttività dell’Oceano Artico non è più limitata dalla luce, come si pensava fino a pochi anni fa, ma dalla disponibilità di nutrienti. In altre parole, anche se la fusione del ghiaccio continuerà ad aumentare la quantità di luce che raggiunge il mare, il fitoplancton non potrà crescere oltre un certo limite perché mancherà il nutrimento necessario. Le conseguenze di questo processo potrebbero estendersi ben oltre l’Artico. Le acque povere di nutrienti che escono attraverso lo Stretto di Fram alimentano infatti parte dell’Atlantico settentrionale, dove potrebbero modificare la composizione del fitoplancton e, nel lungo periodo, influenzare la produttività degli ecosistemi marini e alcune importanti aree di pesca. Il lavoro rappresenta un’ulteriore conferma di come il cambiamento climatico non produca soltanto effetti visibili, come la fusione dei ghiacci o l’innalzamento del livello del mare, ma provochi anche profonde trasformazioni nei delicati equilibri biologici degli oceani.