Osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Hubble suggeriscono che l’universo si sta espandendo più rapidamente del previsto

La galassia UGC 9391 vista dal telescopio spaziale Hubble. Nei circoletti rossi variabili cefeidi, la croce blu indica una supernova di tipo Ia (Immagine NASA, ESA, and A. Riess (STScI/JHU))
La galassia UGC 9391 vista dal telescopio spaziale Hubble. Nei circoletti rossi variabili cefeidi, la croce blu indica una supernova di tipo Ia (Immagine NASA, ESA, and A. Riess (STScI/JHU))

Un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista “The Astrophysical Journal” descrive una ricerca basata su osservazione effettuate con il telescopio spaziale Hubble che suggerisce che l’universo si sta espandendo a una velocità maggiore del previsto. Un team di astronomi guidato dal premio Nobel Adam Riess ha misurato la distanza di stelle in diciannove galassie con la migliore accuratezza mai raggiunta per ottenere questo sorprendente risultato.

La misura della velocità di espansione dell’universo è stata raffinata nel corso dei decenni fin da quando venne confermata dalle osservazioni dell’astronomo Edwin Hubble. Quella scoperta, basata su un lavoro di Georges Lemaître, costituì una rivoluzione nel campo dell’astronomia confrontabile solo con quella copernicana. Per questo motivo, Hubble guadagnò una fama enorme e, oltre al telescopio spaziale, in suo onore la velocità stimata di espansione dell’universo venne chiamata costante di Hubble.

Un’altra sorpresa arrivò nel 1998, quando venne dimostrato che non solo l’espansione dell’universo non sta rallentando ma sta perfino accelerando. Le ricerche in questo campo sono valse il premio Nobel a vari scienziati incluso Adam Riess. Per spiegare questo fenomeno è stata fatta l’ipotesi dell’esistenza dell’energia oscura, di cui però conosciamo solo quest’effetto e ben poco altro.

Questa nuova calibrazione della misura della costante di Hubble è stata effettuata misurando con estrema precisione le distanze di stelle in varie galassie, sia vicine che lontane. Per queste osservazioni, è stato utilizzato lo strumento Wide Field Camera 3 (WFC3) del telescopio spaziale Hubble.

In particolare, i ricercatori hanno utilizzando quelle che sono chiamate candele standard, stelle variabili chiamate variabili cefeidi che hanno una correlazione molto stretta tra il loro periodo di variabilità e la loro luminosità assoluta. Anche alcune supernove di tipo Ia sono state usate per questo scopo.

La possibilità che l’universo si stia espandendo a una velocità perfino superiore a quella prevista rende il problema ancor più complesso. Una possibile spiegazione si basa su un’ulteriore ipotesi, quella della radiazione oscura. Si tratta di un’ipotetica particella subatomica che agisce come mediatore nell’interazione tra particelle di materia oscura in maniera analoga alla mediazione dei fotoni tra particelle di materia ordinaria.

Le interazioni mediate dalla radiazione oscura potrebbero aver modificato l’equilibrio dell’energia nell’universo primordiale. L’effetto sarebbe nell’espansione dell’universo, che secondo quest’ipotesi sarebbe diventata ancor più veloce. Ora noi riusciamo a vedere solo quest’effetto ma secondo Adam Riess ciò potrebbe fornirci indizi importanti per la comprensione di materia oscura, energia oscura e radiazione oscura. Esse potrebbero costituire il 95% dell’universo ma noi non siamo in grado di rilevarle direttamente.

Ci sono varie ipotesi legate all’espansione dell’universo e tante discussioni sulla loro validità e sul problema della loro verifica. In questi tipi di ricerca gli studi dell’universo si incrociano con quelli di particelle subatomiche ma essi possono richiedere anni. Sono studi che stanno espandendo le frontiere delle nostre conoscenze e anch’essi continueranno con gli strumenti di prossima generazione.

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