MODELLO STANDARD COSMOLOGICO

Il modello standard della cosmologia, chiamato anche modello Lambda-CDM, è il più semplice quadro teorico in grado di fornire una buona descrizione di tutti i fenomeni cosmologici osservati con soli 6 parametri liberi. Il modello prevede in particolare l’esistenza e le caratteristiche del fondo cosmico a microonde, delle oscillazioni acustiche dei barioni, delle strutture su larga scala nella distribuzione delle galassie, l’abbondanza degli elementi leggeri, l’espansione accelerata dell’universo (dovuta alla costante cosmologica Lambda).

Nel modello, si assume la validità del principio cosmologico (l’universo è omogeneo e isotropo su grandi scale), della teoria della relatività generale su distanze cosmologiche e del modello standard delle particelle elementari. L’universo descritto dal modello ha origine dal Big Bang, seguito da un periodo di inflazione cosmica in cui l’universo ha una espansione esponenziale. Si assume inoltre l’esistenza di una materia oscura non barionica, fredda (ovvero con una velocità molto minore di quella della luce all’epoca dell’equilibrio tra radiazione e materia) e con interazione solo gravitazionale per spiegare diversi fenomeni gravitazionali osservati in strutture su larga scala, come le curve di rotazione delle galassie e l’effetto di lente gravitazionale degli ammassi galattici.

Linea temporale dell'universo (© NASA/WMAP Science Team)
Mappa delle anisotropie del fondo cosmico a microonde viste dal satellite dell'Esa Planck. (© Esa e Planck Collaboration)

Nonostante i grandi successi ottenuti, in particolare con le misure del fondo cosmico a microonde, alcune osservazioni recenti non sono in completo accordo con le previsioni del modello Lambda-CDM e potrebbero indicare la necessità di riconsiderare le assunzioni fatte o di modificare il modello. La più nota è la cosiddetta “tensione di Hubble”: la determinazione della costante di Hubble (che misura la velocità di espansione dell’universo) ottenuta analizzando i dati del fondo cosmico a microonde nell’ambito del modello Lambda-CDM è in parziale disaccordo con quella ottenuta dalle misure fatte a partire dalle stelle e dalle galassie dell’universo locale. Per questa divergenza sono state proposte diverse spiegazioni, tra le quali la presenza di “nuova fisica” non descritta dal modello standard cosmologico.