Misurare l'espansione dell'universo

Illustrazione artistica dell'indagine del BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey). La luce emessa dai quasar viene assorbita dal gas tra noi e la fonte. Credit: Zosia Rostomian (Lawrence Berkeley National Laboratory) and Andreu Font-Ribera (BOSS Lyman-alpha team, Berkeley Lab.)

Illustrazione artistica delle osservazioni di BOSS. La luce emessa dai quasars viene assorbita dal gas tra noi e la fonte. (Credit: Zosia Rostomian, Lawrence Berkeley National Laboratory, e Andreu Font-Ribera BOSS Lyman-alpha team, Berkeley Lab.).

A quale velocità si espande l’universo? Le ultime scoperte sparlano chiaro: l’universo si espande ad una velocità di 68 km/s. Gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory hanno utilizzato il Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), la componente più importante della Sloan Digital Sky Survey (SDSS – III), che ha pavmentato la strada all’uso dei quasar per mappare le variazioni di densità del gas intergalattico, tracciando la struttura dell’universo da giovane. I quasars sono galassie primordiali con buchi neri supermassicci particolarmente attivi (molto più di qualsiasi buco nero simile nell’universo locale). Esaminando 140.000 di questi oggetti, gli astronomi hanno creato una nuova e complessa mappa dell’espansione dell’universo fino a 10.8 miliardi di anni fa.

I grafici di BOSS raccontano proprio la storia dell’espansione dell’universo, cercando di spiegare la presenza misteriosa dell’energia oscura ma fornendo anche la misurazione più precisa dell’espansione delle prime galassie che si formarono dopo il big bang. Si tratta della più precisa misurazione mai fatta dell’espansione dell’universo ed il calcolo ha permesso di determinare che all’epoca, il cosmo si espandeva di 1% ogni 44 milioni di anni.  “Se guardiamo indietro nella storia dell’Universo, ad un tempo in cui le galassie si trovavano 3 volte più vicine rispetto ad oggi, noteremmo che una coppia di galassie separate da un milione di anni luce, si allontanerebbe di 68 km/s grazie all’espansione dell’universo” ha spiegato Andreu Font-Ribera, del Lawrence Berkeley National Laboratory, che ha guidato una delle due analisi fatte.

Le analisi sono due in quanto gli ultimi risultati combinano due tecniche di analisi separate. Un nuovo tipo di analisi, coordianto da Andreu Font-Ribera del Lawrence Berkeley National Laboratory, è stato pubblicato alla fine dell’anno scorso. Le nuove analisi hanno invece utilizzato un approccio collaudato ma con molti più dati rispetto a prima e sono state realizzate da Timothée Delubac del Politecnico di Losanna. Le due indagini insieme hanno così permesso di stabilire il tasso di espansione dell’universo, pari a 68 chilometri al secondo per milione di anni luce, con una precisione senza precedenti del 2,2 per cento.

Comparazione di dati tra una galassia casualmente scelta e i relativi dati raccolti da BOSS. (Credit: SDSS/BOSS).

I ricercatori hanno usato SDSS (Sloan Digital Sky Survey), un telescopio di 2.5 metri, montato presso l’Apache Point Observatory, nel New Mexico. “BOSS determina l’espansione dell’universo ad un dato tempo dell’Universo misurando la grandezza delle oscillazioni acustiche barioniche: un’impronta nel modo in cui la materia è distribuita, in seguito alle onde sonore presenti nell’universo primordiale, quando il mezzo intergalattico era molto molto più denso.” spiegano gli scienziati della campagna BOSS. “Quest’impronta è visibile nella distribuzione delle galassie, dei quasar e dell’idrogeno intergalattico sparso nel cosmo”.

“Questo significa che se guardiamo indietro all’universo quando aveva meno di un quarto della sua età attuale, avremmo visto che un paio di galassie separate da un milione di anni luce sarebbero state alla deriva ad una velocità di 68 chilometri al secondo” per via della sua stessa espansione, ha spiegato Font- Ribera. L’incertezza è più o meno di un chilometro e mezzo al secondo. “Questi risultati ci permettono di studiare la geometria dell’universo quando aveva solo un quarto della sua età attuale. Combinandoli con altri esperimenti cosmologici, possiamo imparare a conoscere l’energia oscura e a porre forti vincoli sulla curvatura dell’universo”. (Fonte: http://phys.org/news/2014-04-boss-quasars-track-universemost-precise.htm).

Bibliografia:

Andreu Font-Ribera, et alii., Quasar-Lyman α Forest Cross-Correlation from BOSS DR11: Baryon Acoustic Oscillations, in “Journal of Cosmology and Astropartical Physics” (in attesa di pubblicazione), disponibile online su arxiv.org/abs/1311.1767.

Timothée Delubac, et alii., Baryon Acoustic Oscillations in the Lyα forest of BOSS DR11 quasars, in “Astronomy & Astrophysics” (in attesa di pubblicazione), disponibile  online su arXiv.org (caricato il 7 aprile).

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