Nuove intuizioni sull’energia oscura

Uno studio iniziale sull'energia oscura utilizzando eROSITA suggerisce che sia uniformemente dispersa nello spazio e nel tempo

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Nuove intuizioni sull'energia oscura

Uno studio iniziale sull’energia oscura effettuato utilizzando eROSITA suggerisce che sia uniformemente dispersa nello spazio e nel tempo.

L’osservazione di galassie lontane da parte di Edwin Hubble negli anni ’20 ha portato alla conclusione rivoluzionaria che il nostro universo è in uno stato di espansione. Nel 1998 gli scienziati che studiavano le supernove di tipo Ia hanno avuto una sorprendente rivelazione: hanno scoperto che l’universo non solo stava crescendo, ma la sua espansione stava accelerando.

“Per spiegare questa accelerazione, abbiamo bisogno di una fonte”, ha affermato Joe Mohr, astrofisico della LMU. “E ci riferiamo a questa fonte come ‘energia oscura’, che fornisce una sorta di ‘antigravità’ per accelerare l’espansione cosmica.”

Scientificamente, l’esistenza dell’energia oscura e dell’accelerazione cosmica è una sorpresa, e questo indica che la nostra attuale comprensione della fisica è incompleta o errata. Il significato dell’accelerazione dell’espansione è stato sottolineato nel 2011, quando i suoi scopritori hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisica.

“Nel frattempo, la natura dell’energia oscura è diventata il prossimo problema candidato a vincere il premio Nobel”, ha dichiarato Mohr.

Ora I-Non Chiu della National Cheng Kung University di Taiwan, in collaborazione con gli astrofisici della LMU Matthias Klein, Sebastian Bocquet e Joe Mohr, ha pubblicato il primo studio sull’energia oscura utilizzando il telescopio a raggi X eROSITA, che si concentra sugli ammassi di galassie.



L’antigravità probabilmente causata dall’energia oscura allontana gli oggetti l’uno dall’altro e sopprime la formazione di grandi oggetti cosmici che altrimenti si formerebbero a causa della forza attrattiva della gravità. In quanto tale, l’energia oscura influenza dove e come si formano gli oggetti più grandi dell’universo, vale a dire ammassi di galassie con masse totali che vanno da 1013 a 1015 masse solari.

“Possiamo imparare molto sulla natura dell’energia oscura contando il numero di ammassi di galassie formati nell’universo in funzione del tempo o nel mondo osservativo in funzione del redshift”, ha spiegato Klein.

Tuttavia, gli ammassi di galassie sono estremamente rari e difficili da trovare e richiedono rilevamenti di un’ampia porzione di cielo utilizzando i telescopi più sensibili del mondo. A tal fine, il telescopio spaziale a raggi X eROSITA – un progetto guidato dal Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) di Monaco – è stato lanciato nel 2019 per effettuare un’indagine a tutto cielo alla ricerca di ammassi di galassie.

Nell’eROSITA Final Equatorial-Depth Survey (eFEDS), una mini-indagine progettata per la verifica delle prestazioni della successiva indagine all-sky, sono stati trovati circa 500 ammassi di galassie. Questo rappresenta uno dei più grandi campioni di ammassi di galassie di piccola massa fino ad oggi e abbraccia gli ultimi 10 miliardi di anni di evoluzione cosmica.

Per il loro studio, Chiu e i suoi colleghi hanno utilizzato un set di dati aggiuntivo oltre ai dati eFEDS: dati ottici del programma strategico Hyper Suprime-Cam Subaru, guidato dalle comunità astronomiche del Giappone e di Taiwan e dall’Università di Princeton.

L’ex ricercatore di dottorato della LMU I-Non Chiu ei suoi colleghi della LMU hanno utilizzato questi dati per caratterizzare gli ammassi di galassie in eFEDS e misurare le loro masse utilizzando il processo di lenti gravitazionali deboli. La combinazione dei due set di dati ha consentito il primo studio cosmologico utilizzando ammassi di galassie rilevati da eROSITA.

I loro risultati mostrano che, attraverso il confronto tra i dati e le previsioni teoriche, l’energia oscura costituisce circa il 76% della densità energetica totale nell’universo. Inoltre, i calcoli hanno indicato che la densità energetica dell’energia oscura sembra essere uniforme nello spazio e costante nel tempo.

“I nostri risultati concordano bene anche con altri approcci indipendenti, come i precedenti studi sugli ammassi di galassie e quelli che utilizzano lenti gravitazionali deboli e il fondo cosmico a microonde”, ha affermato Bocquet. Finora, tutte le prove osservative, inclusi gli ultimi risultati di eFEDS, suggeriscono che l’energia oscura può essere descritta da una semplice costante, solitamente chiamata “costante cosmologica”.

“Sebbene gli errori attuali sui vincoli di energia oscura siano ancora maggiori di quanto vorremmo, questa ricerca utilizza un campione di eFEDS che dopotutto occupa un’area inferiore all’1% del cielo intero”, ha dichiarato Mohr. Questa prima analisi ha quindi gettato una solida base per studi futuri del campione eROSITA a cielo pieno e di altri campioni di cluster.

Fonte: Royal Astronomical Society

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