Quelle che sembravano onde gravitazionali erano solo polvere interstellare

Vista di Planck dell'area osservata dall'esperimento BICEP2 (Immagine ESA/Planck Collaboration. Acknowledgment: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, France)
Vista di Planck dell’area osservata dall’esperimento BICEP2 (Immagine ESA/Planck Collaboration. Acknowledgment: M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay, France)

Nel marzo 2014, l’annuncio che l’esperimento BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) aveva rilevato onde gravitazionali nelle perturbazioni della radiazione cosmica di fondo presente nell’universo era stata sensazionale. Quest’eco dell’inflazione cosmica avvenuta subito dopo il Big Bang era una scoperta straordinaria. Purtroppo, una collaborazione tra l’esperimento BICEP2 e il team del telescopio spaziale Planck dell’ESA ha stabilito che non si trattava di onde gravitazionali ma probabilmente di emissioni causate dalla polvere galattica.

La ricerca delle onde gravitazionali è stata portata avanti negli ultimi anni anche esaminando la mappa della radiazione cosmica di fondo, in inglese indicata con gli acronimi CMB o CMBR, il residuo delle primissime fasi di vita dell’universo. L’ESA aveva pubblicato la miglior mappa mai creata usando i dati raccolti dal telescopio spaziale Planck nel marzo 2013.

L’esperimento BICEP2 è invece situato in Antartide e usa strumenti di tipi diversi per rilevare i dati. Dopo l’annuncio dell’anno scorso, era iniziata l’analisi dei dati forniti, che inizialmente sembravano fornire un grado di probabilità di essere corretti estremamente elevato. Tuttavia, già dopo pochissimo tempo qualcuno aveva cominciato a far notare che gli strumenti dell’esperimento BICEP2 potevano essere stati ingannati dalla polvere interstellare presente nella galassia.

Il problema è causato dal fatto che questa polvere interstellare emette luce polarizzata a frequenze simili alla radiazione cosmica di fondo. il BICEP2 ha una capacità limitata di distinguere le varie fonti perché lavora su una singola frequenza, a 150 GHz, nel campo delle microonde.

I dubbi sollevati hanno portato a una collaborazione tra il team BICEP2, il team Planck e anche il team Keck Array, un altro esperimento situato in Antartide costituito da cinque polarimetri che aveva raccolto dati sulla luce polarizzata nella stessa area e alla stessa frequenza di BICEP2.

Il telescopio spaziale Planck ha osservato il cosmo su nove canali di frequenza. Ciò gli ha permesso di effettuare rilevazioni molto sofisticate che hanno separato le emissioni della radiazione cosmica di fondo da quelle della polvere interstellare.

Mettendo assieme i dati dei vari esperimenti, è risultato che la componente di polvere interstellare nell’area osservata da BICEP2 era tale da aggiungere una quantità di emissioni maggiore del previsto. John Kovac, uno degli astrofisici che hanno diretto la ricerca presentata l’anno scorso, ha spiegato che la scelta dell’area da osservare era stata fatta utilizzando modelli di emissione di polvere galattica disponibili prima che iniziasse.

In sostanza, l’idea del team BICEP2 era di indagare in un’area in cui le interferenze dovevano essere minime. Purtroppo, in un campo in cui servono strumenti molto sofisticati per analisi approfondite, solo recenti scoperte hanno permesso di capire quale sia il contributo della polvere interstellare alle emissioni elettromagnetiche.

Il risultato è che quella che sembrava una prova praticamente certa era invece una misurazione falsata da un limite strumentale. Ciò dimostra per l’ennesima volta l’importanza del metodo scientifico con la ripetizione degli esperimenti senza dare nulla per scontato.

Nel campo dell’astrofisica, avere strumenti adeguati è fondamentale. In questo caso, una prova dell’esistenza delle onde gravitazionali è stata invalidata ma ciò non significa che non esistano. Serviranno altri strumenti come il BICEP3 proposto per sostituire BICEP2 e forse un nuovo telescopio spaziale ancor più sofisticato di Planck per avere una risposta.

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