Un ronzio cosmico potrebbe risolvere il mistero dell’espansione dell’universo
La costante di Hubble è uno di quei numeri che tolgono il sonno agli astrofisici. Sappiamo da quasi un secolo che l’universo si sta espandendo, questo è assodato. Il problema è che nessuno riesce a mettersi d’accordo su quanto velocemente stia accadendo. Tecniche diverse danno risultati diversi, e questa discrepanza ha un nome preciso: tensione di Hubble. Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università dell’Illinois Urbana Champaign e dell’Università di Chicago ha proposto un approccio del tutto nuovo per tentare di chiudere la questione. Lo strumento? Le onde gravitazionali, quelle increspature invisibili nello spaziotempo generate dalla collisione tra buchi neri. E non le singole onde che già vengono captate dai rivelatori, ma qualcosa di più sottile: un debole ronzio di fondo, una sorta di brusio cosmico creato da milioni di collisioni troppo lontane per essere osservate una per una.
La ricerca, accettata per la pubblicazione su Physical Review Letters nel numero dell’11 marzo 2026, introduce quello che il team chiama “metodo della sirena stocastica”. Il nome richiama la natura casuale delle collisioni che contribuiscono a questo segnale di fondo gravitazionale. A guidare il lavoro ci sono il professor Nicolás Yunes, direttore fondatore dell’Illinois Center for Advanced Studies of the Universe, e Daniel Holz, professore di fisica e astrofisica all’Università di Chicago, insieme a un gruppo di giovani ricercatori tra cui Bryce Cousins, autore principale dello studio.
Perché i conti non tornano: il nodo della tensione di Hubble
Per capire la portata di questa scoperta, serve fare un passo indietro. Dagli inizi del Novecento, gli scienziati misurano l’espansione cosmica con due strategie principali. La prima si basa sulle osservazioni elettromagnetiche, in particolare sulle cosiddette “candele standard” come le supernove: esplosioni stellari la cui luminosità intrinseca è nota, il che permette di calcolare la distanza dalla Terra e la velocità di allontanamento. L’altra strada passa proprio dalle onde gravitazionali, rilevate sulla Terra dalla collaborazione LIGO Virgo KAGRA, una rete globale con oltre 2.000 membri. Anche queste onde permettono di stimare le distanze cosmiche, attraverso il cosiddetto metodo della “sirena standard”.
Il guaio è che le due famiglie di misurazioni non concordano. Le osservazioni dell’universo primordiale restituiscono un valore della costante di Hubble diverso da quello ottenuto studiando l’universo più recente. E siccome entrambe si basano sulla stessa fisica di fondo, dovrebbero dare lo stesso numero. Invece no. Se questa tensione di Hubble dovesse resistere a ogni tentativo di risoluzione, potrebbe significare qualcosa di enorme: che la comprensione attuale dell’universo primordiale va rivista. Le ipotesi in campo sono affascinanti quanto complesse: energia oscura primordiale, interazioni tra materia oscura e neutrini, oppure cambiamenti nel comportamento dell’energia oscura nel tempo.
Come funziona il nuovo metodo della sirena stocastica
Ed è qui che entra in gioco l’intuizione del team di Yunes e colleghi. Invece di concentrarsi sulle singole collisioni tra buchi neri (quelle abbastanza potenti da essere captate individualmente), i ricercatori hanno spostato l’attenzione su tutte le altre. Quelle che i rivelatori attuali non riescono a distinguere una per una, ma che sommate insieme generano un fondo di onde gravitazionali, un segnale debole ma persistente. Cousins lo spiega in modo piuttosto chiaro: osservando le collisioni individuali, è possibile stimare la frequenza con cui avvengono nell’universo. E sulla base di quelle stime, ci si aspetta un numero enorme di eventi invisibili che, tutti insieme, producono questo ronzio cosmico.
Il ragionamento è elegante. Se la costante di Hubble fosse più bassa, il volume osservabile dell’universo risulterebbe più piccolo. Le collisioni tra buchi neri sarebbero quindi più concentrate in uno spazio ridotto, e il segnale di fondo sarebbe più intenso. Se quel segnale non viene rilevato a un certo livello, si possono escludere tassi di espansione più lenti. Anche senza aver ancora rilevato direttamente il fondo gravitazionale, il team è già riuscito a escludere valori particolarmente bassi della costante di Hubble. E combinando il metodo della sirena stocastica con le misurazioni esistenti dalle fusioni individuali, hanno ottenuto una stima più precisa, che cade proprio nell’intervallo associato alla tensione di Hubble.
La cosa più promettente è che questo approccio diventerà sempre più potente man mano che gli osservatori gravitazionali miglioreranno la propria sensibilità. Gli scienziati si aspettano di riuscire a rilevare direttamente il fondo di onde gravitazionali entro circa sei anni. Nel frattempo, ogni limite più stretto imposto al segnale di fondo continuerà a restringere la gamma possibile della costante di Hubble. Come dice Cousins: includendo queste informazioni aggiuntive, ci si aspetta di ottenere risultati cosmologici migliori e di avvicinarsi alla risoluzione della tensione di Hubble. Non è una promessa da poco, per un ronzio che quasi nessuno riesce ancora a sentire.
