La missione Planck inizia a stupirci

Il Big Bang creò lo spazio e tutta la materia e l’energia. Lo spazio iniziò ad espandersi, materia ed energia con lui. Per i primi 380000 anni circa, il caos che regnava nel densissimo e caldissimo Universo rappresentò una barriera insormontabile per la radiazione ad altissima energia, ostacolata dal movimento caotico degli elettroni liberi. Poi la temperatura scese a valori “accettabili”…poche migliaia di gradi, cosa volete che sia…e gli elettroni riuscirono a farsi catturare dai protoni, che finora avevano vagato liberi trasportati dallo spazio.

Si formarono così finalmente gli atomi neutri (la carica positiva del protone è compensata da quella negativa dell’elettrone), gli elettroni accasati si tranquillizzarono, e la radiazione che riempiva il cosmo, ormai scalpitante dopo la lunghissima prigionia, poté sfrecciare a tutta velocità – alla velocità della luce appunto – libera nello spazio in espansione. Questi fotoni primordiali non hanno naturalmente terminato la loro corsa – nell’Universo nulla si distrugge!

Tuttavia, per la legge che correla la lunghezza d’onda della radiazione alla temperatura, man mano che l’Universo si espande e  le lunghezze d’onda dei fotoni si allungano, i fotoni perdono energia e si raffreddano. La temperatura che hanno oggi è ridotta a soli 2.7K. Sono freddissimi, ma nell’Universo, finché c’è calore c’è vita, e quindi sono ancora udibili! Questa radiazione primordiale viene definita radiazione cosmica di fondo, perché è come un sottofondo musicale che si può rilevare in tutte le direzioni. Studiarla costituisce la strategia migliore per curiosare nei primi istanti di vita del cosmo in cui ci è permesso sbirciare – prima l’oscurità del caos primordiale non ce lo permette – ma anche di comprendere meglio il cosmo attuale, e in ultima analisi, il suo/nostro futuro.

La missione Planck, una collaborazione tra ESA e NASA, è stata lanciata nel 2009 per fare proprio questo: approfondire in dettaglio la distribuzione della radiazione cosmica di fondo, e creare una mappa dettagliata di quelle piccole variazioni che riflettono l’impronta di onde sonore innescate da fluttuazioni quantiche nell’Universo pochi istanti dopo la sua nascita. Queste impronte, che nella mappa di Planck appaiono come chiazze, indicano quei lievi addensamenti di materia esistenti nel cosmo altrimenti “liscio”; i semi di materia sbocciati poi in stelle e galassie. “Mentre questa luce antica viaggia per raggiungerci, è ostacolata dalla materia, che si mette in mezzo e cambia leggermente la sua conformazione”, spiega Charles Lawrence, ricercatore americano per il progetto Planck al Jet Propulsion Laboratory (JPL) in Pasadena, California. “La mappa di Planck non solo ci rivela il giovane universo, ma anche la materia, compresa la materia oscura, presente nel cosmo  .”

I nuovi dati offerti da Planck hanno permesso di testare e migliorare, con incomparabile precisione,  l’accuratezza del Modello cosmologico Standard, il modello ormai accettato che descrive le caratteristiche fondamentali dell’Universo, come età e contenuti. Allo stesso tempo però, mettono in luce alcuni aspetti curiosi che non erano stati previsti. Ad esempio, il Modello Standard assume che il cielo sia uguale ovunque lo si osservi, mentre le conformazioni della radiazione appaiono asimmetriche in due metà del cielo, e si è anche rilevata una regione fredda più estesa di quanto si poteva pensare.

I risultati servono anche a testare le teorie dell’inflazione, una drastica espansione dell’Universo avvenuta immediatamente dopo il Big Bang, nella quale in un istante il cosmo avrebbe aumentato le sue dimensioni di 100 trilioni di trilioni di volte. La nuova mappa, secondo cui la materia sembra distribuirsi in modo casuale, suggerisce che l’Universo primordiale era dominato da processi casuali su piccole basi “quantiche”. Questo permette agli scienziati di escludere complesse teorie dell’inflazione, e di favorire invece quelle più semplici.

Altre sonde avevano già analizzato con successo la radiazione di fondo, tra cui la Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e il Cosmic Background Explorer (COBE), che si sono guadagnati il premio Nobel per la fisica nel 2006. Planck è il successore di questi satelliti, ed è in grado di coprire un range più ampio di frequenze della radiazione, con migliori sensibilità e risoluzione. Le sue misurazioni hanno rivelato infatti variazioni minuscole, fino a un dodicesimo di grado. “Planck è, come dire, la Ferrari tra le missioni sulla radiazione cosmica di fondo,” dice Krzysztof Gorski, un ricercatore americano della missione Planck presso il JPL. “Si può affinare la tecnologia in modo da ottenere dati più precisi. Per un’auto da corsa può significare l’aumento di velocità, e quindi la vittoria. Per Planck, il risultato è fornire agli astronomi un tesoro di dati spettacolari, e una maggiore comprensione delle proprietà e della storia dell’Universo.”

La Missione Planck continua, i dati finali saranno pubblicati nel 2014. Nel frattempo, ecco alcuni risultati preliminari: in primo luogo,  i dati forniscono un valore più basso per la Costante di espansione dell’Universo, la costante di Hubble, 67.15 più o meno 1.2 chilometri/secondo/megaparsec (circa 3 milioni di anni luce), rispetto  alle stime precedenti derivate da telescopi spaziali, come Spitzer e Hubble. Insomma, sembra che l’Universo si stia espandendo più lentamente di quanto si pensasse.

Se il cosmo ha impiegato più tempo per raggiungere le dimensioni attuali, vuol dire che è più vecchio: 13.8 miliardi di anni, 100 milioni di anni in più di quanto ritenuto in precedenza. Inoltre, l’Universo sembra contenere più materia oscura, 26.8% rispetto alle stime precedenti di 24% , mentre l’energia oscura scenderebbe a 68.3%, da 71.4%. La materia “normale”, ora rappresenterebbe il 4.9%.

Per maggiori informazioni sulla missione Planck, visita il sito dell’ESA e il sito della NASA