Il 17 marzo scorso Paul Steinhardt, fisico della Princeton University, ha abbandonato una teoria che aveva sostenuto per più di un decennio. Conosciuta come modello dell'universo ecpirotico, era un'alternativa alla teoria prevalente, quella dell'inflazione, secondo cui il cosmo si sarebbe espanso più velocemente della velocità della luce per una frazione infinitesima di secondo dopo il big bang. La teoria dell'inflazione prevede che nel processo fu liberata una raffica di onde gravitazionali, che invece non dovrebbero essere esistite secondo il modello di Steinhardt.

In quel giorno di marzo, in una conferenza stampa presso l'Harvard-Smithsonian for Astrophysics, un gruppo di ricerca ha annunciato di aver effettivamente rilevato le onde, gettando una luce sui primi istanti dell'universo. L'annuncio ha avuto un'enorme eco mediatica. Le increspature dello spazio rivelano la pistola fumante del big bang, strombazzava la prima pagina del "New York Times". La scoperta che conferma la teoria del big bang, proclamava il “Wall Street Journal”. Decine di titoli simili sono apparsi ovunque. Steinhardt ha dichiarato immediatamente morta la sua teoria.

Ma ora non è così sicuro. “La situazione è cambiata”, dice, Steinhardt. Dal momento in cui sono stati pubblicati i risultati del telescopio per microonde BICEP2, situato al Polo Sud, molti cosmologi hanno avuto la sensazione che la scoperta poggiasse su un terreno poco solido. “Penso che sia giusto dire che l'annuncio ha colpito un sacco di persone, me compreso, per quanto fosse un po' esagerato rispetto ai dati disponibili”, afferma William Jones, un altro fisico della Princeton University. Charles Bennett, fisico e astronomo della Johns Hopkins University che ha diretto la ricerca sul satellite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), è d'accordo. “Molti grafici del loro articolo mi sono sembrati strani”, afferma.

Nei successivi due mesi, i dubbi non hanno fatto che aumentare, quando alcuni fisici hanno tentato, fallendo, di riprodurre i calcoli del gruppo di BICEP2, anche in mancanza dei dati originali, che gli autori non hanno ancora fornito, e senza un altro articolo che riporta le possibili fonti di errore, promesso dal gruppo ma non ancora completato. Infine, l'articolo che descrive i risultati stessi non è ancora stato pubblicato da una rivista peer-reviewed, anche se il processo di approvazione è in corso.

Nel frattempo, nella comunità degli astronomi hanno iniziato a circolare le obiezioni all'annuncio, prima in forma privata e via e-mail, poi sul blog del fisico Adam Falkowski, del CNRS francese di Parigi, e più recentemente da articoli pubblicati su “Washington Post”, “New Scientist”, “Science News” e altre testate.

Se la rilevazione delle onde gravitazionali primordiali non fosse una questione di enorme importanza, non ci sarebbe stato tanto clamore. Ma i risultati di BICEP2 sono fondamentali per verificare la teoria dell'inflazione, una pietra miliare della moderna cosmologia. La teoria è stata proposta per per la prima volta all'inizio degli anni ottanta come soluzione a una serie di enigmi cosmologici. Il primo è il fatto che l'universo appare lo stesso in tutte le direzioni, anche se i lati opposti del cosmo visibile non avrebbero mai potuto, in circostanze normali, entrare in contatto tra loro, neppure nei primi istanti. Un altro è che l'universo appare piatto: due rette parallele non s'intersecheranno mai, neppure attraversando l'intero cosmo. L'inflazione ha spiegato tutti questi enigmi postulando un evento di espansione superveloce molto tempo prima che il cosmo raggiungesse l'età di un miliardesimo di miliardesimo di secondo.

In un primo momento, l'inflazione era puramente teorica (anche se Joel R. Primack, fisico dell'Università della California a Santa Cruz, ha affermato fin dall'inizio che “nessuna teoria così bella si è mai rivelata errata finora”). Un certo numero di misurazioni - in particolare quelle effettuate per realizzare le mappe delle differenze di temperatura nella radiazione cosmica di fondo, l'eco fossile del big bang - hanno dato sostegno alla teoria, ma la rilevazione delle onde gravitazionali innescate dall'inflazione sarebbe una conferma particolarmente convincente.

Quello che BICEP2 evidentemente ha visto non sono le onde stesse, ma la loro impronta sulla radiazione cosmica di fondo. L'effetto delle onde gravitazionali dovute all'inflazione sarebbe quello di torcere leggermente le microonde, creando un effetto chiamato polarizzazione di modo-B. Ma il segnale può essere prodotto anche da microonde che rimbalzano dalle polveri presenti nella Via Lattea o da campi magnetici galattici. E secondo i critici, la squadra di BICEP2 non ha escluso in modo convincente l'influenza di tutti questi effetti. “È chiaro che hanno visto qualcosa”, dice Raphael Flauger, fisico dell'Institute for Advanced Study di Princeton, autore di una nuova analisi indipendente dei dati di BICEP2. “Ma è difficile valutare quanto del segnale sia dovuto a quello che si trova in primo piano e quanto all'inflazione”.

Una delle critiche più forti ha a che fare con la possibile contaminazione da polveri. BICEP2 può osservare il cielo in una sola lunghezza d'onda della radiazione a microonde, e questo rende più difficile per i ricercatori escludere questo fonte di confusione. Così il gruppo si è basato su una mappa della concentrazione di polveri ottenuta dal satellite Planck dell'Agenzia spaziale europea, che sta tracciando una mappa della radiazione cosmica di fondo. I dati di Planck, tuttavia, non sono stati pubblicati: la squadra BICEP2 ha ricavato le informazioni da un file pdf di una diapositiva apparsa fugacemente nel corso di una conferenza. La slide riportava i risultati di osservazioni che probabilmente saranno pubblicate in un prossimo articolo scientifico, ma quella informazione è molto diversa da dati grezzi che possono far parte di un'analisi formale. È anche diversa da una mappa conclusiva delle concentrazioni di polveri che potrebbero essere pubblicate dal gruppo di Planck. “È tutto quello che avevamo a disposizione”, spiega, difendendosi, John Kovac, principal investigator di BICEP2 alla Harvard University. Ma David Spergel della Princeton University, che ha diretto l'analisi dei dati dal satellite WMAP, definisce la strategia piuttosto strana. “È un modo insolito e rischioso di procedere, perché la diapositiva non era destinata a quello scopo”.

Spergel sostiene anche che la squadra di BICEP2 evidentemente non è riuscita a escludere un possibile fattore di contaminazione da parte della radiazione di fondo cosmica infrarossa che proviene da lontane galassie ricche di polveri. “In quel caso probabilmente è sufficiente tenere conto dell'intero segnale che viene rilevato”, spiega Spergel. "Lo abbiamo fatto notare una settimana dopo l'annuncio della scoperta: hanno risposto che controlleranno”. Da allora, nessuno si è fatto sentire. Così Spergel ha intenzione di presentare un documento sulla base dell'analisi di Flauger. “Ci siamo fatti l'idea che possano aver commesso un errore”.

Ma Kovac respinge queste accuse. “Il risultato è frutto di un'analisi molto attenta. Abbiamo riportato le incertezze [inerenti l'uso delle slide del gruppo di Planck], ed è importante ricordare che questo era solo uno dei sei modelli che abbiamo usato per tenere conto del contributo dalla polvere. Difendiamo i nostri risultati”.

È importante sottolineare che nessuno sta dicendo che il telescopio o il gruppo di ricerca non siano al top e neppure che i risultati siano necessariamente sbagliati. Ma molti sono d'accordo nell'affermare che i risultati sono stati sopravvalutati. "Penso solo che l'entusiasmo li abbia portati ad andare un po' oltre con l'interpretazione dei loro risultati”, aggiunge Spergel. Da parte sua, Bennett afferma che non avrebbe mai tenuto una conferenza stampa a riguardo.

In ogni caso, la polemica non durerà a lungo. Ai primi di autunno, il gruppo di Planck pubblicherà i propri risultati sulla polarizzazione dovuta alla polvere, e almeno altri dieci gruppi stanno lavorando su esperimenti di polarizzazione da Terra e con strumenti trasportati da palloni aerostatici. “Nel giro di due o tre anni sapremo per certo se il segnale c'è effettivamente”, dice Spergel.

Per quanto riguarda il dibattito sul grado di affidabilità dell'analisi dei dati ottenuti da BICEP2, esponenti di entrambi gli schieramenti sulla questione concordano sul fatto che questo è il modo corretto di fare scienza, anche se di solito il tutto non viene reso pubblico. “È stato un po' come vedere dietro le quinte”, conclude Spergel.

(La versione originale di questo articolo è stata pubblicata il 21 maggio su scientificamerican.com. Riproduzione autorizzata, tutti i diritti riservati)