Polemica cosmica: sempre più accesa la discussione sulla costante di Hubble

Feroce polemica tra astronomi ed astrofisici in corso. L'unica cosa che appare certa, al momento, è che l'universo va incontro ad un drammatico Big Rip.

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C’è un mistero enigmatico in atto nell’universo. Le misurazioni della velocità di espansione cosmica usando metodi diversi continuano a dare risultati in disaccordo. La situazione è stata definita una “crisi“.

Il problema è incentrato sulla cosiddetta costante di Hubble. Questa unità descrive la velocità con cui l’universo si sta espandendo. Utilizzando i dati del satellite Planck dell’Agenzia spaziale europea (ESA), gli scienziati stimano che il tasso sia di 67,4 chilometri al secondo per megaparsec. Ma i calcoli che usano le pulsar chiamate Cefeidi suggeriscono che è di 73,4 km / s / Mpc.

Se il primo numero è corretto, significa che gli scienziati hanno misurato le distanze da oggetti lontani nell’universo sbagliate per molti decenni. Ma se fosse corretto il secondo, i ricercatori potrebbero dover accettare l’esistenza di una nuova fisica esotica. Gli astronomi, comprensibilmente, sono piuttosto agitati per questa discrepanza.

Cosa dovrebbe fare un laico di questa situazione? E quanto è importante questa differenza, che per gli estranei sembra minore? Per capire meglio la questione, Live Science ha contattato Barry Madore, un astronomo dell’Università di Chicago e membro di uno dei team che effettuavano misurazioni della costante di Hubble.

Il problema inizia con Edwin Hubble stesso. Nel 1929, notò che le galassie più distanti si stavano allontanando dalla Terra più velocemente delle loro controparti più vicine. Analizzando la situazione, Hubble trovò una relazione lineare tra la distanza di un oggetto dal nostro pianeta e la velocità alla quale si stava allontanando.



Ciò significa che sta succedendo qualcosa di spaventoso“, ha spiegato Madore. “Perché dovremmo essere il centro dell’universo? La risposta, che non è intuitiva, è che [gli oggetti distanti], in realtà, non si muovono. È lo spazio tra loro che aumenta“.

Hubble si rese conto che l’universo si stava espandendo e sembrava farlo a un ritmo costante, da qui la costante di Hubble, e , dalle sue osservazioni, ricavò un valore di circa 501 km / s / Mpc, quasi 10 volte più grande di quello attualmente misurato. Nel corso degli anni, i ricercatori hanno perfezionato questa misura.

Le cose sono diventate più strane alla fine degli anni ’90, quando due squadre di astronomi hanno notato che le supernove lontane erano più deboli e quindi più lontane del previsto, spiega Madore. Ciò indicava non solo che l’universo si stava espandendo, ma anche che accelerando la sua espansione. Gli astronomi hanno chiamato la causa di questo misterioso fenomeno energia oscura.

Avendo accettato che l’universo sta facendo qualcosa di strano, i cosmologi si sono rivolti al prossimo ovvio compito: misurare l’accelerazione nel modo più accurato possibile. In questo modo, speravano di ripercorrere la storia e l’evoluzione del cosmo dall’inizio alla fine

A questo tipo di domanda può sembrare impossibile rispondere, ma ciò non ha impedito agli scienziati di provarci. Negli ultimi 10 anni, il satellite Planck ha misurato lo sfondo cosmico delle microonde, un’eco distante del Big Bang, che ci da un’istantanea dell’universo primordiale di 13 miliardi di anni fa. Usando i dati dell’osservatorio, i cosmologi hanno potuto accertare un numero per la costante di Hubble con un grado di incertezza straordinariamente piccolo.

“Questo è stato un ottimo risultato” ha affermato Madore, ma “contraddice i risultati degli degli ultimi 30 anni“.

Nel corso di questi tre decenni, gli astronomi hanno provato ad usare anche le Cefeidi per calcolare la costante di Hubble. Queste stelle pulsano a un ritmo costante a seconda della loro luminosità, quindi i ricercatori possono dire esattamente quanto una Cepheid dovrebbe essere luminosa in base alle sue pulsazioni. Osservando la debolezza della luminosità di queste stelle, gli astronomi possono calcolare una distanza da esse. Ma le stime della costante di Hubble effettuate usando le Cefeidi non corrispondono a quella di Planck.

La discrepanza potrebbe sembrare piuttosto piccola, ma i dati sono abbastanza precisi e non c’è sovrapposizione tra le loro incertezze.Insomma, i due partiti contrapposti si sono accusati a vicenda di avere effettuato degli errori nei calcoli.

Se i team che hanno usato le Cefeidi hanno torto, gli astronomi hanno misurato le distanze nell’universo in modo errato per oltre un secolo. Ma se avesse torto Planck, è possibile che una fisica nuova ed esotica debba essere introdotta nei modelli dell’universo dei cosmologi.

Questi modelli includono quadranti diversi, come il numero di tipi di particelle subatomiche conosciute come neutrini esistenti, e sono utilizzati per interpretare i dati del satellite sullo sfondo delle microonde cosmiche. Per conciliare il valore di Planck per la costante di Hubble con i modelli esistenti, alcuni quadranti dovrebbero essere modificati, ha spiegato Madore, ma la maggior parte dei fisici non è ancora disposta a farlo.

Sperando di fornire nuove informazioni in grado di mediare tra le due parti, Madore e i suoi colleghi hanno recentemente osservato la luce di stelle giganti rosse. Questi oggetti raggiungono la stessa luminosità di picco alla fine della loro vita, il che significa che, come con le Cefeidi, gli astronomi possono vedere quanto oscuri appaiono dalla Terra per ottenere una buona stima della loro distanza e, quindi, calcolare la costante di Hubble.

I risultati , pubblicati a luglio, hanno fornito un terzo numero diverso, compreso tra le due misurazioni precedenti: 69,8 km / s / Mpc. E l’incertezza conteneva abbastanza sovrapposizioni da essere potenzialmente d’accordo con i risultati di Planck.

Altre squadre hanno resistito. Un gruppo chiamato Lenti H0 nella Fonte di COSMOGRAIL (H0LICOW) sta guardando oggetti luminosi distanti nell’universo primordiale chiamati quasar la cui luce è stata riflessa gravitazionalmente da enormi oggetti tra noi e loro. Studiando questi quasar, il gruppo ha recentemente elaborato una stima più vicina alle osservazioni degli astronomi.

Le informazioni dall’Osservatorio sulle onde gravitazionali (LIGO) dell’interferometro laser, che esamina le onde gravitazionali provenienti da stelle di neutroni che si scontrano, potrebbero fornire un altro punto dati indipendente. Ma tali calcoli sono ancora nelle loro fasi iniziali, ha detto Madore, e devono ancora raggiungere la piena maturità.

Da parte sua, Madore ha detto che pensa che a prevalere, alla fine, sarà il numero medio tra Planck e il valore degli astronomi, anche se al momento non scommetterebbe troppo su questa possibilità.

L’unica cosa che appare certa, al momento, è che l’universo va incontro ad un Big Rip.

Originariamente pubblicato su Live Science .

27/08/2019: articolo aggiornato alle 09,20 per correggere il titolo uscito originariamente come riferito alla costante di Planck invece che alla costante di Hubble.

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