Le nuove misure di Hubble mettono in dubbio la fisica conosciuta dell’universo

Utilizzando il telescopio spaziale Hubble per misurare in modo più preciso il tasso di espansione dell’universo, gli astronomi hanno ottenuto risultati che ci costringono a rivedere quanto crediamo di conoscere sull’universo.

Due delle 19 galassie analizzate per ottenere il valore della costante di Hubble; NGC 3972 (a sinistra, 65 milioni di anni luce da noi) e NGC 1015 (a destra, 118 milioni di anni luce dalla Terra). I cerchi gialli in ogni galassia indicano le variabili cefeidi (stelle pulsanti con un ritmo che è in relazione alla loro luminosità assoluta), utilizzate come rifermento.
Crediti: NASA, ESA, A. Riess (STScI / JHU)

Il telescopio spaziale Hubble della NASA è stato utilizzato da un gruppo di astronomi per la misura più precisa del tasso di espansione dell’universo mai effettuata da quando è stata calcolata per la prima volta, quasi un secolo fa. I risultati costituiscono le prove di qualcosa di inaspettato al lavoro nell’universo. Quest’ultima misura, infatti, conferma che l’universo si sta espandendo più rapidamente ora di quanto ci si aspettasse da quanto visto poco dopo il Big Bang. Potrebbe esserci dunque una nuova fisica, diversa da quella che comunemente utilizziamo, alla base delle differenze.

Il team alla base della ricerca comprende il leader Adam Riess (ricercatore capo e premio Nobel nel 1998 per la scoperta dell’universo in accelerazione, membro dello Space Telescope Science Institute (STScI) e della Johns Hopkins University, Baltimora, Maryland), e Stefano Casertano (anch’egli dello STScI e della Johns Hopkins).

I ricercatori hanno impiegato Hubble negli ultimi sei anni per affinare le misure delle distanze alle galassie, utilizzando l’estinzione della luce delle variabili cefeidi come standard, ed hanno utilizzato i dati ricavati per calcolare la velocità con cui l’universo si espande nel tempo, un valore noto come costante di Hubble. Il nuovo studio del team estende il numero di stelle analizzate a distanze fino a 10 volte maggiori nello spazio rispetto ai precedenti risultati.
Ma il valore ricavato conferma le differenze con quello derivato dalle osservazioni sull’espansione dell’universo primordiale, 378.000 anni dopo il Big Bang, effettuate dal satellite Planck mappando la radiazione di fondo cosmico. La differenza tra i due valori è di circa il 9 percento, e le nuove misurazioni riducono la possibilità che la discrepanza nei valori sia una coincidenza ad 1 su 5.000.

Quanto osservato da Planck faceva intendere che il valore della costante di Hubble ora avrebbe dovuto essere tra i 67 chilometri al secondo per megaparsec (3,3 milioni di anni luce) ed i 69 chilometri al secondo per megaparsec. Il che vuol dire che, per ogni 3,3 milioni di anni luce di distanza da noi, una galassia si dovrebbe allontanare più velocemente di 67 chilometri al secondo. Ma il team di Riess ha misurato un valore di 73 chilometri al secondo per megaparsec, il che indica che le galassie si muovono più velocemente di quello previsto tramite la radiazione di fondo.
I dati di Hubble sono così precisi che gli astronomi non possono minimizzare il divario tra i due risultati riducendolo ad un errore in una singola misura o metodo. “Entrambi i risultati sono stati testati in diversi modi, quindi si possono escludere una serie di errori non correlati”, ha spiegato Riess, “Dunque, è sempre più probabile che questo non sia un bug ma una caratteristica dell’universo.”

Come spiegare questa discrepanza? Si può per esempio ipotizzare che l’energia oscura, già utilizzata per spiegare l’accelerazione dell’espansione del cosmo, possa allontanare le galassie l’una dall’altra con una forza crescente. Quindi, l’accelerazione potrebbe non essere costante nell’universo, ma potrebbe cambiare nel tempo.
Ancora, magari l’universo contiene una sconosciuta particella subatomica che viaggia vicino alla velocità della luce, parte delle cosiddette “radiazioni oscure” che includono anche i neutrini. A differenza di un neutrino però, che interagisce con una forza subatomica, questa nuova particella verrebbe influenzata solo dalla gravità ed è definita “neutrino sterile“.
Un’altra possibilità è che la materia oscura interagisca più fortemente con la materia o radiazione normale di quanto si pensasse in precedenza.
Ognuna di queste ipotesi cambierebbe l’universo primordiale portando a incoerenze nei modelli teorici, che comporterebbero un valore errato per la costante di Hubble calcolato tramite la radiazione di fondo ed in disaccordo con quello ricavato dalle osservazioni di Hubble.

Riess ed il suo team continueranno a lavorare sulla messa a punto del tasso di espansione dell’universo. Finora il team ha ridotto l’incertezza al 2,3 percento, mentre prima che il telescopio spaziale Hubble venisse lanciato nel 1990, le stime della costante di Hubble variavano di un fattore due.

 

 

Articoli di riferimento QUI e QUI.

Ringrazio per la preziosa collaborazione corrado973.

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Red Hanuman è nato poco tempo prima che l'uomo mettesse piede sulla Luna, e cresciuto a pane e fantascienza. Poteva non sentire il richiamo delle stelle? Chimico per formazione e biologo autodidatta per necessità, ha da sempre desiderato essere un astrofisico per vocazione e diletto, ma non ha potuto coronare il suo sogno. Attualmente, lavora nel settore ambiente. Da pochi anni studia il violino. Perché continua ad usare un nickname? Perché la realtà non può essere richiusa in un nome, e perché πάντα ῥεῖ ὡς ποταμός : tutto scorre come un fiume. Ma, soprattutto, perché Red Hanuman è chiunque coltiva in sé un desiderio di conoscenza ...

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