La costante di Hubble è un’unità usata per descrivere l’espansione dello spaziotempo, che è definita come velocità (chilometri al secondo) su una data distanza (per megaparsec). Come parte di un’equazione chiamata Legge di Hubble, descrive un’espansione accelerata della distanza tra tutti i punti dell’Universo.
In teoria, il valore della costante viene calcolato combinando la velocità delle galassie lontane mentre sembrano allontanarsi da noi, insieme a una stima della loro distanza.
Effettuare questa misurazione in pratica è stato più facile a dirsi che a farsi. Diversi metodi per determinare il vero valore della costante di Hubble hanno prodotto risposte leggermente – ma significativamente – diverse, con grande frustrazione dei fisici.
Quali sono i metodi per calcolare la costante di Hubble?
Un modo efficace per misurare la velocità di un oggetto che si ritira è quello di guardare il suo colore e poi confrontarlo con quello che si pensa dovrebbe essere il suo colore.
Proprio come il tono di una sirena ha un tono più basso quando si allontana dalla tua posizione ad alta velocità, il colore di un oggetto avrà un “tono più basso”, o una tonalità più rossa, quando le sue onde luminose vengono allungate dal suo movimento relativo.
Quando questo fenomeno del ‘redshift’ è stato applicato alle galassie lontane all’inizio del 20° secolo, è apparso come se molte altre si stessero allontanando da noi più di quanto ci si potesse aspettare.
L’astronomo americano Edwin Hubble guardò più da vicino questa affermazione delle galassie in fuga nel 1929, prestando maggiore attenzione alle loro distanze.
Ha determinato che più lontana era la galassia, più velocemente sembrava ritirarsi, stabilendo le basi per una teoria sul Big Bang e l’espansione accelerata dell’Universo.
Le prime stime di Hubble su questo tasso costante di espansione erano dell’ordine di 500 km/s/Mps. Ma c’era ancora molta imprecisione nel modo di misurare queste distanze straordinarie.
I metodi successivi hanno fatto uso di vari strumenti per determinare le distanze e la velocità di movimento tra diverse fonti di luce.
Alcuni sforzi hanno continuato ad affidarsi a stelle pulsanti con una luminosità intrinseca nota, chiamate stelle variabili Cefeidi, usandole come un modo per calibrare luci più lontane come le supernovae. Altri hanno misurato il bagliore allungato della radiazione di fondo del primo Universo, lasciato dal Big Bang. Questi metodi migliorati ci hanno dato un valore per la costante di Hubble che è più vicino a circa 70 km/s/Mps.
Purtroppo, a seconda della base del metodo usato, la cifra esatta potrebbe essere ovunque da circa 67,4 (km/s)/Mpc (più o meno un chilometro al secondo) a un numero di 73,5 (km/s)/Mpc.
Invece di restringere il campo su una risposta “giusta”, strumenti sempre più accurati per misurare la costante hanno prodotto valori incredibilmente precisi, ma ancora molto diversi per l’espansione dell’Universo.
Perché la costante di Hubble è così difficile da calcolare?
Non è chiaro perché ci siano valori così drammaticamente diversi per la costante di Hubble. Mentre i risultati sembrano tutti affidabili, è chiaro che ci manca qualcosa che metta ogni cifra nel contesto.
È possibile che la nostra posizione nell’Universo non sia così noiosamente media come potremmo supporre. Se fossimo seduti all’interno di un’unica sacca di spazio, come una bolla, i diversi metodi per calcolare la costante di Hubble potrebbero essere distorti dal nostro punto di vista piuttosto speciale.
Le differenze nella forma dell’Universo potrebbero anche cambiare il modo in cui interpretiamo i risultati di tali misure.
Potremmo anche considerare il fatto che la costante di Hubble potrebbe non essere costante, con cambiamenti nel tempo o nello spazio derivanti da varie interazioni (alcune potenzialmente non ancora realizzate) per ottenere valori diversi.
C’è anche la possibilità incredibilmente sottile che non ci sia davvero una differenza dopo tutto, con ulteriori dati che potrebbero rivelare che questi strani gruppi di cifre potrebbero essere solo una coincidenza improbabile e molto sfortunata.