Un articolo accettato per la pubblicazione sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta i risultati del calcolo della velocità di espansione dell’universo basato sull’osservazione di cefeidi con il telescopio spaziale James Webb. Un team di ricercatori guidato da Adam Riess ha usato in particolare lo strumento NIRCam per osservare oltre 330 cefeidi nelle galassie NGC 4258 e NGC 5584. I risultati sono più precisi di quelli ottenuti in passato con il telescopio spaziale Hubble ma confermano l’accuratezza del precedente calcolo della velocità di espansione dell’universo. Ciò lascia aperto il problema della differenza nei risultati ottenuti con diversi metodi.
L’immagine (NASA, ESA, CSA, Adam G. Riess (JHU, STScI). Illustrazione: Joyce Kang (STScI)) mostra un diagramma che illustra la combinazione delle capacità dei telescopi spaziali James Webb e Hubble nello studio delle cefeidi presenti nella galassia NGC 5584, rispettivamente con gli strumenti NIRCam (Near-Infrared Camera) e WFC3 (Wide Field Camera 3). Stelle vicine alle cefeidi possono interferire nelle rilevazioni con la loro luce e da questo punto di vista Webb consente di ottenere rilevazioni più precise, con meno “rumore” generato da quelle stelle.
Da anni, molti astronomi stanno cercando di ottenere una misura precisa della velocità di espansione dell’universo. La questione è diventata più complicata e più importante dopo che gli studi hanno cominciato a concludere che l’espansione sta accelerando. Tutti si aspettavano che l’espansione stesse rallentando a causa della gravità generata da tutta la materia esistente nell’universo perciò si è trattato di una scoperta davvero sorprendente. Adam Riess è stato tra i vincitori del Premio Nobel per la fisica nel 2011 proprio per il suo contributo a questa scoperta e sta continuando a lavorare sul problema.
Diversi metodi di calcolo sono stati impiegati per stimare la velocità di espansione dell’universo e quella che è stata definita una tensione nel mondo della fisica è dovuta alle differenze significative tra i risultati ottenuti. Uno dei metodi di calcolo è basato su 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. In particolare, la differenza tra i risultati ottenuti dallo studio di cefeidi con il telescopio spaziale Hubble è troppa da quelli ottenuti dall’esame della radiazione cosmica di fondo.
Il telescopio spaziale James Webb costituisce un notevole passo in avanti rispetto a Hubble ed è in grado di ottenere informazioni sulle cefeidi più precise. Tuttavia, i risultati dell’elaborazione di quelle informazioni conferma i calcoli passati. Qualcuno sospettava che vi potesse essere qualche errore sistematico nelle misure ottenute con Hubble ma le conferme ottenute con Webb, che è molto diverso ed è più accurato, hanno eliminato quest’ipotesi. Ottenere misurazioni con diversi strumenti ripetendole ogni volta che un nuovo strumento viene resto disponibile è fondamentale per questo tipo di verifica.
L’ipotesi dell’energia oscura come causa dell’accelerazione dell’espansione dell’universo potrebbe riguardare in qualche modo anche le differenze tra le misurazioni. Al momento si tratta di speculazioni, che a volte includono anche la materia oscura, un altro dei grandi misteri cosmologici attuali. Una revisione della nostra comprensione della forza di gravità rappresenta una spiegazione alternativa abbracciata da alcuni scienziati. Recentemente, alcuni test di questo tipo di modello hanno dato esiti interessanti ma ancora decisamente troppo limitati per confermarlo.
Gli studi cosmologici condotti con il telescopio spaziale James Webb sono appena cominciati e la missione scientifica del telescopio spaziale Euclid, progettato proprio per indagare su questi misteri astronomici e lanciato il 1 luglio 2023, deve ancora cominciare. Questi studi richiedono tanto lavoro e tanta pazienza ma la posta è la scoperta dei segreti dell’universo.
