La misura dell’espansione dell’universo è sempre più precisa e sottolinea la discrepanza tra le misurazioni


Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta una nuova misurazione dell’espansione dell’universo, che risulta circa il 9% maggiore rispetto a stime effettuate studiando l’universo primordiale. Un team di astronomi guidato dal premio Nobel Adam Riess ha combinato osservazioni effettuate con il telescopio spaziale Hubble di 70 stelle variabili chiamate variabili cefeidi usate per le misurazioni con altre condotte dal progetto Araucaria per ottenere misurazioni estremamente precise della loro luminosità. La discrepanza tra le misure dell’espansione dell’universo vicino e quelle dell’universo primordiale rimane ed è importante migliorare le misurazioni per ottenere indizi sull’origine della discrepanza.

Adam Riess è stato tra gli scienziati che hanno ricevuto il premio Nobel per la scoperta che l’espansione dell’universo sta accelerando. Le sue ricerche sull’argomento stanno andando avanti da decenni cercando di ottenere misurazioni sempre più precise del fenomeno. La velocità di espansione dell’universo è chiamata anche costante di Hubble in onore di Edwin Hubble, l’astronomo che fornì le prime prove dell’espansione dell’universo.

Quella che è stata definita una tensione nel campo dell’astrofisica è data dalla discrepanza tra le misurazioni effettuate 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, e quelle effetuate studiando l’universo primordiale con la sonda spaziale Planck Surveyor.

La discrepanza rappresenta un problema di cui al momento non comprendiamo il motivo. Adam Riess ha spiegato che non si tratta solo di due esperimenti in disaccordo bensì di due misurazioni fondamentalmente diverse: una è la misura di quanto l’universo si sta espandendo oggi mentre l’altra è una predizione basata sulla fisica dell’universo primordiale e su misure di quanto velocemente dovrebbe espandersi. Per questo motivo ha dichiarato che c’è una forte probabilità che ci manchi qualcosa nel modello cosmologico che connette le due ere, ribadendo un concetto che aveva espresso già in passato, ad esempio in occasione della pubblicazione sempre su “The Astrophysical Journal” nel luglio 2018 di una precedente stima della velocità di espansione dell’universo.

Per questa nuova misurazione, il team di Adam Riess si è concentrato sull variabili cefeidi usando un nuovo metodo per osservarne una dozzina in un colpo solo usando il telescopio spaziale Hubble. In precedenza nello stesso lasso di tempo solo una di esse veniva osservata e ciò ha permesso di studiare 70 di queste stelle nella Grande Nube di Magellano. Altri dati sono stati raccolti grazie al progetto Araucaria, una collaborazione internazionale che ha lo scopo di migliorare le misurazioni delle distanze di oggetti extragalattici, incluse le variabili cefeidi oggetto di questa ricerca.

L’immagine (NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU) and Palomar Digitized Sky Survey) mostra un’immagine della Grande Nube di Magellano catturata da un telescopio al suolo e nel riquadro un ammasso stellare che contiene variabili cefeidi fotografato dal telescopio spaziale Hubble.

La precisione raggiunta in questa nuova ricerca grazie ai nuovi dati accumulati sulle 70 variabili cefeidi riduce l’incertezza nella misurazione all’1,9% ma non costituisce una soluzione al problema. Non solo la discrepanza tra le misurazioni effettuate con i due metodi rimane ma indica ancor più che i nostri modelli sono incompleti. Infatti, prima di quest’ultimo calcolo c’era una probabilità su 3.000 che la discrepanza fosse dovuta a problemi legati alle misurazioni, la maggior precisione raggiunta porta quella probabilità a 1 su 100.000.

Non esiste una spiegazione a questa discrepanza. D’altra parte, neppure l’accelerazione dell’espansione dell’universo ha una spiegazione provata perché l’energia oscura è al momento un’ipotesi e ci sono varie alternative come quella di un universo ai margini di una bolla in uno spazio-tempo a cinque dimensioni. Le misurazioni continuano nella convinzione che osservazioni sempre più accurate possano portare all’individuazione della causa della discrepanza.

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