La cosmologia moderna si trova in uno dei momenti più fecondi e, al tempo stesso, più tormentati della sua storia recente. Il modello standard che descrive l'origine e l'evoluzione dell'universo, noto come lambda-CDM, ha rappresentato per decenni un trionfo intellettuale senza precedenti: con soli sei parametri liberi, riesce a descrivere l'intera storia cosmica, dalle fluttuazioni quantistiche primordiali alla grande struttura dell'universo che osserviamo oggi. Eppure, nuove osservazioni di straordinaria precisione stanno mettendo sotto pressione questo edificio teorico, suggerendo che uno dei suoi pilastri fondamentali — l'energia oscura — potrebbe comportarsi in modo radicalmente diverso da quanto finora ipotizzato. I dati più recenti provengono da uno degli strumenti astronomici più ambiziosi mai costruiti, e la loro interpretazione sta spingendo i cosmologi a riconsiderare dalle fondamenta la narrativa dell'universo.
La storia del modello standard affonda le radici nel 1915, quando Albert Einstein formulò la teoria della relatività generale, che descrive la gravità come deformazione della struttura spazio-temporale causata dalla presenza di massa ed energia. All'epoca, si credeva che l'universo fosse statico, e Einstein introdusse nelle sue equazioni una "costante cosmologica" con funzione stabilizzatrice. La scoperta, nel 1929, da parte dell'astronomo Edwin Hubble che le galassie si allontanano le une dalle altre — chiara evidenza di un universo in espansione — spinse Einstein ad abbandonare quella costante. Nei decenni successivi, la teoria del Big Bang si affermò definitivamente grazie all'individuazione della radiazione cosmica di fondo (CMB, Cosmic Microwave Background), l'eco termico del plasma primordiale, le cui proprietà corrispondevano esattamente alle previsioni teoriche.
Il modello, tuttavia, dovette essere integrato due volte nel corso del Novecento per far fronte a nuove evidenze osservative. Negli anni Ottanta, si riconobbe che la materia visibile non era sufficiente a spiegare la coesione interna delle galassie né la formazione degli ammassi galattici: fu così introdotta la materia oscura fredda (CDM, Cold Dark Matter), composta da particelle massicce e lente, mai direttamente rilevate ma la cui esistenza è supportata da robuste evidenze indirette. Nel 1998, le osservazioni di supernovae di tipo Ia condotte dal gruppo guidato da Adam Riess dell'Università Johns Hopkins rivelarono qualcosa di ancora più sconcertante: l'espansione dell'universo non stava rallentando sotto l'effetto della gravità, ma al contrario accelerando. La costante cosmologica fu reintrodotta, questa volta sotto il nome di energia oscura, interpretata come energia del vuoto quantistico. Il modello lambda-CDM era completo.
La lettera greca lambda designa appunto questa costante cosmologica, mentre CDM indica la materia oscura fredda. Come sottolinea Mike Turner, cosmologo teorico dell'Università di Chicago, "è stato straordinariamente riuscito: se lo confrontate con quello che avevamo intorno al 1980, quando sono diventato cosmologo, è molto più di quanto avremmo potuto immaginare. È assolutamente sorprendente." Eppure, lo stesso Turner riconosce che questo modello è oggi "molto meno di quello che siamo disposti ad accettare": materia oscura ed energia oscura restano entità puramente fenomenologiche, senza una spiegazione fisica di fondo. La teoria quantistica dei campi, in particolare, prevede per l'energia oscura un valore 10120 volte superiore a quello osservato — una delle discrepanze più imbarazzanti della fisica teorica.
A queste difficoltà strutturali si aggiunge la cosiddetta tensione di Hubble, un'incongruenza riconosciuta formalmente nel 2015. La costante di Hubble — il parametro che descrive la velocità di espansione dell'universo — assume valori diversi a seconda del metodo utilizzato per misurarla. Estrapolando dai dati della CMB con il modello lambda-CDM si ottiene circa 67 chilometri al secondo per megaparsec; misurando direttamente l'universo locale attraverso supernovae e stelle variabili cefeidi, il valore sale a circa 73 km/s/Mpc. Una discrepanza che Riess definisce come "un test end-to-end dell'universo", e il cui persistere — nonostante un decennio di verifiche e ricalibrazioni — rappresenta per molti un segnale che qualcosa nel modello standard non torna.
In questo contesto si inseriscono i risultati del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), uno strumento montato su un telescopio da 4 metri al Kitt Peak National Observatory in Arizona. DESI integra uno specchio di grande apertura con 5.000 fibre ottiche a controllo robotico, capaci di puntare automaticamente su galassie successive con una velocità di rilevamento mai raggiunta in precedenza. Dal 2021, lo strumento ha mappato milioni di galassie misurando il loro redshift — l'allungamento della luce emessa dovuto all'espansione cosmica — e ricostruendo così la storia dell'espansione dell'universo nel tempo. Per calibrare le distanze, DESI ha sfruttato le oscillazioni acustiche barioniche (BAO), impronte lasciate da onde di pressione nel plasma primordiale e "congelate" nella distribuzione delle galassie circa 380.000 anni dopo il Big Bang. Questi BAO funzionano come un "righello cosmico standard" di lunghezza nota — circa 150 megaparsec — con cui misurare l'espansione con grande precisione.
I risultati più recenti, pubblicati nel marzo 2025 e basati su tre anni di osservazioni corrispondenti a 15 milioni di galassie, hanno prodotto un effetto dirompente nella comunità cosmologica. Combinando i dati DESI con le misurazioni delle supernovae e della CMB, i ricercatori hanno confrontato il tutto con le previsioni di lambda-CDM: il modello standard non regge altrettanto bene quanto una versione che permette all'energia oscura di evolvere nel tempo. Il dato centrale è netto: l'energia oscura sembra indebolirsi nel corso del tempo cosmico, contraddicendo la sua natura di costante. Come se non bastasse, i dati suggeriscono anche che in epoche cosmiche passate l'energia oscura potrebbe aver attraversato la cosiddetta phantom divide — la soglia al di sotto della quale la sua forza repulsiva sarebbe stata ben più intensa di quanto consente la costante cosmologica — per poi risalire.
La significatività statistica del risultato principale raggiunge 4,2 sigma, non ancora la soglia convenzionale dei 5 sigma richiesta per dichiarare una scoperta formale in fisica. L'evidenza per il crossing della phantom divide è ancora meno consolidata. Will Percival, astrofisico dell'Università di Waterloo in Canada e membro della collaborazione DESI, descrive il momento in cui i dati si sono mostrati incompatibili con lambda-CDM come "piuttosto spaventoso", pur riconoscendo che "in molti sensi, è esattamente quello che le persone stavano aspettando." Eric Linder, fisico e cosmologo dell'Università della California di Berkeley, ha coniato per questi risultati l'espressione "meravigliosamente bizzarro": non solo divergono dalla costante cosmologica, ma lo fanno in una direzione che nessuno aveva anticipato.
Le critiche non si sono fatte attendere. In un articolo del maggio 2025, George Efstathiou dell'Università di Cambridge ha sollevato due obiezioni metodologiche: la discrepanza con lambda-CDM emerge chiaramente solo quando vengono inclusi i dati delle supernovae, e l'analisi statistica del team DESI si baserebbe su "priors" — assunzioni a priori sulla plausibilità dei modelli cosmologici — che favorirebbero ingiustamente i modelli con energia oscura variabile. Catherine Heymans, astronoma dell'Università di Edimburgo, si mostra tuttavia più aperta all'ipotesi che questi risultati siano genuini: "È la prima volta in cui mi è venuto spontaneo esclamare 'Ah!'. Il metodo che utilizzano è una delle misure più pulite dell'espansione cosmica che possiamo fare. È molto più difficile contestare questi dati rispetto alla tensione di Hubble."
Sul fronte teorico, il tentativo di spiegare un'energia oscura variabile ha aperto un ampio ventaglio di ipotesi, nessuna delle quali risulta ancora pienamente soddisfacente. La soluzione più semplice è introdurre un campo scalare — analogo ai campi che descrivono la luce o le forze nucleari — al posto della costante cosmologica. Questi modelli, però, richiedono una messa a punto parametrica molto precisa per far sì che l'energia oscura cresca negli ultimi miliardi di anni anziché in un altro momento, e non riescono a riprodurre il crossing della phantom divide. Alessandra Silvestri, teorica dell'Università di Leida nei Paesi Bassi, propone invece modelli in cui l'energia oscura interagisce con la gravità, consentendo trasferimenti di energia tra materia ordinaria ed energia oscura: "È davvero l'unico modello che sembra funzionare", afferma, sottolineando che tale approccio permette di descrivere variazioni nella densità di energia oscura coerenti con i dati DESI. Altri modelli prevedono invece scambi energetici tra materia oscura ed energia oscura, con la prima che decade lentamente nella seconda durante l'espansione cosmica — un'ipotesi teoricamente elegante perché collegherebbe i due grandi misteri della cosmologia.
Tutti questi modelli interattivi presentano però un problema comune: avrebbero dovuto lasciare tracce nelle orbite planetarie o in altre osservazioni del sistema solare, e finora non ne è stata trovata alcuna. Esiste anche il rischio che alcune di queste interazioni violino il principio di conservazione dell'energia-momento, uno dei fondamenti della fisica moderna. Come sintetizza Pedro Ferreira, cosmologo dell'Università di Oxford, "non abbiamo davvero idea" di quale sia la risposta giusta.
In un articolo pubblicato nell'agosto 2025, Riess e la cosmologa osservativa Alexie Leauthaud dell'Università della California di Santa Cruz hanno sostenuto che potremmo trovarci alle soglie del tramonto di lambda-CDM e che la comunità scientifica deve prepararsi a muoversi oltre. Riess mette in guardia tuttavia contro il rischio di un "purgatorio kuhniano" — riprendendo le idee del filosofo della scienza Thomas Kuhn — in cui l'incapacità di spiegare le tensioni osservative viene usata come argomento contro i nuovi dati, anziché contro il modello, producendo stagnazione intellettuale. "Quando si convive con un modello standard per vent'anni, molte persone hanno trascorso la maggior parte della loro carriera con esso", osserva Riess, sottolineando come anche solo l'idea che questo possa non essere l'intero quadro risulti destabilizzante.
Le osservazioni future saranno determinanti. DESI continuerà a raccogliere dati con una nuova release attesa nel 2027, quando il campione di galassie sarà ancora più ampio e la significatività statistica dei risultati attuali potrà crescere o ridursi. A questi si affiancheranno i dati del telescopio spaziale Euclid dell'Agenzia Spaziale Europea — che ha già iniziato a rilasciare le prime osservazioni — e del Vera C. Rubin Observatory in Cile, che mapperà il cielo australe con una profondità senza precedenti, esplorando redshift e scale spaziali complementari a quelli di DESI. Ferreira, tuttavia, esprime una cautela più profonda: in un articolo del 2025, lui e i suoi colleghi hanno argomentato che le survey cosmologiche possono sondare solo un intervallo limitato della storia dell'espansione cosmica, e che entro questo intervallo molti modelli teorici producono comportamenti quasi identici. Il risultato potrebbe essere una "famiglia di modelli osservativamente indistinguibili", rendendo il problema teorico strutturalmente irrisolvibile con soli dati cosmologici.
Il dibattito che si profila nei prossimi anni sarà dunque non solo osservativo, ma profondamente epistemologico: come si valuta un modello fisico quando le tensioni con i dati sono reali ma le alternative disponibili presentano anch'esse difficoltà? Linder propone una visione costruttiva di questa dialettica: "Volete i difensori, che cerchino qualsiasi cosa di sospetto nei dati. Volete anche i rivoluzionari, disposti ad andare oltre quello che già abbiamo. Il botta e risposta, anche se può sembrare antagonista, è in realtà salutare." Ciò che è certo è che la cosmologia sta entrando in una fase di tensioni crescenti, resa più ricca e stimolante dall'arrivo di strumenti capaci di guardare l'universo con occhi nuovi. Se l'energia oscura dovesse rivelarsi davvero variabile e dinamica, l'intera struttura concettuale con cui descriviamo il cosmo dovrà essere ripensata — e quella sarà, a tutti gli effetti, una nuova cosmologia.
