Sulle onde dell'universo in espansione - Osservatorio Astronomico ...
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<strong>Sulle</strong> <strong>onde</strong> dell’universo <strong>in</strong> <strong>espansione</strong><br />
http://w w w .media.<strong>in</strong>af.it/2012/03/30/energia-oscura-boss/ April 2, 2012<br />
LA BOSS SURVEY A CACCIA DELL’ENERGIA OSCURA<br />
Presentati i primi risultati spettroscopici di BOSS, la Baryon Oscillation Spectroscopic Survey.<br />
Forniscono la misurazione al momento più accurata della scala delle distanze <strong>dell'universo</strong><br />
all’epoca <strong>in</strong> cui l'energia oscura ha <strong>in</strong>iziato a produrre i suoi effetti.<br />
Dalla<br />
Crediti: Eric Huff, il team SDSS-III e il<br />
team del South Pole Telescope. Grafica<br />
di Zosia Rostomian<br />
sorprendente scoperta, avvenuta a f<strong>in</strong>e anni ’90 del secolo scorso, che l’universo si espande a una<br />
velocità sempre maggiore e che è valsa agli scopritori il Premio Nobel per la Fisica, gli esperti di<br />
tutto il mondo sono alla caccia di <strong>in</strong>formazioni utili per capire quale sia il meccanismo che governa<br />
questa accelerazione e, soprattutto, a cosa sia dovuto.<br />
Uno tra i più promettenti progetti di ricerca <strong>in</strong> questo ambito è BOSS (Baryon Oscillation<br />
Spectroscopic Survey), i cui primi risultati sono stati presentati oggi, durante il Meet<strong>in</strong>g nazionale di<br />
astronomia a Manchester, organizzato dalla Royal Astronomical Society (RAS). BOSS ha<br />
l’ambizioso obiettivo di raccogliere gli spettri di un milione e mezzo di galassie per rivelare quale<br />
sia il ruolo della cosiddetta energia oscura nell’accelerazione dell’universo. Per fare questo, i<br />
ricercatori co<strong>in</strong>volti utilizzano uno spettrografo di nuova generazione <strong>in</strong>stallato al telescopio da 2.5<br />
metri presso l’Apache Po<strong>in</strong>t Observatory nel New Mexico (USA). Grazie all’ausilio di questo<br />
strumento, i ricercatori sono riusciti a raccogliere f<strong>in</strong>ora lo spettro di circa 250 mila galassie molto<br />
brillanti (questo è un requisito fondamentale per riuscire a ottenere <strong>in</strong>formazioni su volumi<br />
cosmologici molto grandi). Alcune di queste sono talmente tanto distanti che la loro luce ha<br />
viaggiato più di 6 miliardi di anni per raggiungere la Terra. Basti pensare che l’universo ha ormai<br />
circa 13,6 miliardi di anni.<br />
Come <strong>in</strong>dica il suo nome, BOSS sfrutta l’osservazione estesa di questo tipo di oggetti celesti per<br />
ricostruire quelli che sono gli effetti <strong>in</strong>diretti delle oscillazioni acustiche dei barioni (BAO) nella<br />
distribuzione della materia nell’universo. Le oscillazioni barioniche acustiche sono ben visibili nel<br />
fondo cosmico di micro<strong>onde</strong> e sono state misurate da esperimenti recenti (COBE, WMAP) e<br />
verranno ancor meglio <strong>in</strong>vestigate dal satellite Planck nel prossimo futuro.<br />
Il meccanismo che è alla base di queste oscillazioni è ben noto: materia e radiazione sono<br />
nell’universo primordiale <strong>in</strong>dist<strong>in</strong>guibili e oscillano <strong>in</strong>sieme f<strong>in</strong>o all’epoca della ricomb<strong>in</strong>azione,<br />
dopo la quale hanno dest<strong>in</strong>i separati e assai diversi. Questo effetto offre la possibilità di<br />
determ<strong>in</strong>are <strong>in</strong> modo preciso una “scala”, cioè una distanza fisica <strong>in</strong> Megaparsec (milioni di
parsec, ogni parsec è pari a circa 3,26 anni luce) alla quale questa oscillazione primariamente<br />
avviene, che diventa a tutti gli effetti un “regolo standard” per misurare l’universo.<br />
Nello stesso modo <strong>in</strong> cui queste oscillazioni sono presenti nella radiazione di fondo cosmico<br />
(formatasi circa 300.000 anni dopo il Big-Bang), possono essere misurate ad epoche più vic<strong>in</strong>e a<br />
noi (quando l’universo aveva un’età di 8 miliardi di anni), attraverso la distribuzione della materia su<br />
grande scala.<br />
Queste “oscillazioni” nella materia sono prodotte dalla stessa fisica del fondo cosmico, ma<br />
appaiono <strong>in</strong> ere cosmiche molto diverse e vanno stimate <strong>in</strong> modo alquanto sofisticato. Le piccole<br />
differenze di densità che appaiono sotto forma di differenza di temperatura nel fondo cosmico,<br />
possono essere osservate nell’universo più vic<strong>in</strong>o a noi come piccole variazioni nella distribuzione<br />
delle galassie a una distanza fisica ben precisa, rispetto ad una distribuzione uniforme.<br />
L’oscillazione def<strong>in</strong>isce una “scala caratteristica” periodica che si manifesta come una probabilità<br />
leggermente maggiore di trovare due galassie distanziate tra loro di 500 milioni di anni luce<br />
piuttosto che 400 o 600.<br />
La misura di questa scala caratteristica nella distribuzione delle galassie, residuo della oscillazione<br />
del plasma, offre un’altra misura standard ad un’epoca molto diversa rispetto a quella del fondo<br />
cosmico permettendo così, confrontando tali due misure, di mappare l’evoluzione dell’universo tra<br />
le due epoche: quella della formazione della CMB e quella <strong>in</strong> cui l’universo aveva già età di qualche<br />
miliardo di anni. Tra queste due epoche l’universo si è verosimilmente espanso grazie all’effetto<br />
dell’energia oscura e molteplici strutture cosmiche si sono già formate. La sfida successiva sarà<br />
quella di utilizzare dei traccianti dell’oscillazione ad epoche ancora diverse come il mezzo<br />
<strong>in</strong>tergalattico, attivita’ <strong>in</strong> cui l’<strong>Osservatorio</strong> di Trieste è co<strong>in</strong>volto nell’ambito della collaborazione<br />
BOSS.<br />
I risultati ottenuti hanno una duplice valenza: da un lato, la significatività statistica di tale misura è<br />
molto maggiore rispetto agli studi analoghi di sei anni fa con i dati provenienti dalla survey 2dF<br />
survey e dalla stessa SDSS; dall’altro, si estende l’epoca cosmica di osservazioni rispetto ai dati<br />
precedenti, <strong>in</strong> un regime <strong>in</strong> cui la dark energy (energia oscura) e la dark matter (materia oscura)<br />
evolvono rispetto ai valori attuali.<br />
Pertanto questi dati offrono la possibilità di rafforzare ulteriormente il modello cosmologico<br />
standard, essendo <strong>in</strong> accordo con misure <strong>in</strong>dipendenti ottenute per esempio dalle supernovae<br />
(proprio la ricerca che ha ottenuto il premio Nobel per la fisica 2011) e di misurarne <strong>in</strong> modo<br />
ancora più preciso le sue proprietà, testando la gravità ad epoche e scale fisiche che f<strong>in</strong>o ad ora<br />
erano poco conosciute.<br />
* Ricercatore presso l’INAF-<strong>Osservatorio</strong> <strong>Astronomico</strong> di Trieste