Una spiegazione per la misteriosa Macchia Fredda, la singola struttura più grande dell’universo

Mappa della radiazione cosmica di fondo con inserti che mostrano la Macchia Fredda vista da PS1 e Planck Surveyor (Immagine ESA/Planck collaboration. Grafica Gergő Kránicz)
Mappa della radiazione cosmica di fondo con inserti che mostrano la Macchia Fredda vista da PS1 e Planck Surveyor (Immagine ESA/Planck collaboration. Grafica Gergő Kránicz)

Quando gli astronomi cominciarono a studiare una mappa della radiazione cosmica di fondo, indicata con gli acronimi inglesi CMB o CMBR, il residuo delle primissime fasi di vita dell’universo, trovarono quella che venne chiamata Macchia Fredda. Si tratta di un’enorme area più fredda del previsto che potrebbe costituire la singola struttura cosmica più grande mai identificata. Secondo un team internazionale di scienziati è costituita da un supervuoto cosmico che ha una lunghezza di circa 1,8 miliardi di anni luce.

La Macchia Fredda venne individuata grazie alla mappa creata usando i dati della sonda spaziale WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) della NASA e fin dall’inizio cominciò la discussione sulla sua natura. La mappa più accurata creata successivamente grazie al satellite Planck Surveyor confermò la sua esistenza, provando che non si trattava di un errore dovuto a problemi nella sonda WMAP o nei modelli di analisi dei dati da essa raccolti.

Ora i risultati di una ricerca sulla Macchia Fredda sono stati pubblicati sulla rivista “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”. Un team internazionale guidato dal Dottor Istvàn Szapudi dell’Istituto di Astronomia presso l’Università delle Hawaii ha usato i dati ottenuti con il telescopio Pan-STARRS1 (PS1) a Haleakala, nelle Hawaii, e con il telescopio spaziale WISE della NASA per identificare un supervuoto cosmico.

Questo supervuoto si trova a circa 3 miliardi di anni luce dalla Terra. Si tratta di una distanza relativamente ridotta per gli standard di questo tipo di ricerche astronomiche e questo rende la loro osservazione più difficile. Ciò può sembrare strano ma è dovuto al fatto che servono mappe di aree del cielo più grandi per esaminare strutture più vicine.

Questo studio della Macchia Fredda ha usato enormi mappe tridimensionali realizzate usando i dati di PS1 e WISE da Andràs Kovàcs della Eötvös Loránd University a Budapest, in Ungheria. In quell’enorme area la densità delle galassie è molto più bassa rispetto alla media dell’universo.

Quest’area anomala del cosmo ha un effetto sulla radiazione cosmica di fondo, appunto la temperatura leggermente più bassa. Tecnicamente si chiama effetto Sachs-Wolfe integrato. Per capirlo è stato usato il paragone con una collina che la luce risale per poi scendere dall’altra parte.

Se l’espansione dell’universo non stesse accelerando, il supervuoto non evolverebbe in maniera significativa perciò la luce scenderebbe guadagnando l’energia persa durante la salita. Siccome però l’espansione accelera, la collina si deforma mentre la luce la attraversa diventando più piatta. La conseguenza è che la luce non può guadagnare l’energia persa quando è entrata nel supervuoto. Essa esce dal supervuoto con meno energia, cioè a una lunghezza d’onda più lunga corrispondente a una temperatura più bassa.

La spiegazione della Macchia Fredda non è ancora completa ma la presenza del supervuoto e dei suoi effetti sulla radiazione cosmica di fondo nella stessa area dell’universo costituirebbero una coincidenza davvero incredibile. Il team di scienziati continuerà le ricerche usando nuovi dati raccolti nel frattempo, anche alla Dark Energy Survey, includendo un altro grande vuoto vicino alla costellazione del Dragone.

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