Universo: nuovi dati sul fondo cosmico a microonde

L'universo è stato creato circa 13,8 miliardi di anni fa in un tripudio di luce: il Big Bang. Circa 380.000 anni dopo, dopo che la materia (principalmente composta da idrogeno), si era raffreddata abbastanza da consentire la formazione di atomi neutri, la luce era in grado di attraversare liberamente lo spazio

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L’universo è stato creato circa 13,8 miliardi di anni fa in un tripudio di luce: il Big Bang. Circa 380.000 anni dopo, dopo che la materia (principalmente composta da idrogeno), si era raffreddata abbastanza da consentire la formazione di atomi neutri, la luce era in grado di attraversare liberamente lo spazio. Quella luce, la radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB), ci arriva uniformemente da ogni direzione del cielo, o almeno così sembrava all’inizio.

Negli ultimi decenni gli astronomi hanno scoperto che la radiazione ha deboli increspature e protuberanze a un livello di luminosità di solo una parte su centomila: i semi per strutture future, come le galassie.

L’inflazione ha portato all’espansione dell’universo

Gli astronomi hanno ipotizzato che queste increspature contengano anche tracce di un’esplosione iniziale di espansione, la cosiddetta inflazione, che ha gonfiato il nuovo universo di trentatré ordini di grandezza in soli dieci secondi per meno di 33 secondi. Gli indizi sull’inflazione dovrebbero essere debolmente presenti nel modo in cui le increspature cosmiche sono arricciate, un effetto dovuto alle onde gravitazionali nell’infanzia cosmica che dovrebbe essere circa cento volte più debole delle increspature stesse.

L’effetto arricciatura produce modelli nella luce nota come “polarizzazione B-mode” e si prevede che sia estremamente debole. Altri processi esotici sono all’opera nell’universo per rendere questa misurazione scoraggiante ancora più impegnativa. Il principale è il debole bagliore della luce delle particelle di polvere nella nostra galassia che sono state allineate dai campi magnetici.

Questa luce è anche polarizzata e può essere distorta da campi magnetici per produrre modelli di polarizzazione B-mode. Le onde radio della nostra galassia possono produrre effetti simili. Circa sei anni fa, gli astronomi CfA che lavoravano al Polo Sud riportarono la prima prova di tale arricciamento, “polarizzazione B-mode“, a livelli coerenti con semplici modelli di inflazione,

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Negli anni trascorsi da quelle prime misurazioni della polarizzazione B-mode, gli astronomi hanno continuato le loro meticolose osservazioni, aggiungendo dati potenti da nuovi telescopi a molte frequenze diverse che operano al Polo Sud. Gli astronomi CfA D. Barkats, H. Boenish, J. Connors, J. Cornelison, M. Dierickx, M. Eiben, DC Goldfinger, P. Grimes, S. Harrison, KS Karkare, JM Kovac, B. Racine, S. Richter, BL Schmitt, T. St. Germaine, C. Verges, CL Wong, L. Zeng e un ampio team di colleghi hanno appena completato un’analisi di tutti i dati degli esperimenti del Polo Sud BICEP2, Keck Array e BICEP3 fino al 2018, e correlare i risultati con i risultati delle missioni spaziali della CMB Planck e WMAP. 

Un’ampia classe di modelli semplici è ormai ampiamente esclusa. Il team riferisce che i modelli più favoriti della restante classe prevedono onde gravitazionali primordiali a livelli che dovrebbero essere rilevati (o esclusi), entro il prossimo decennio con telescopi aggiornati al Polo Sud. Il team è già in procinto di aggiornare il sistema BICEP e prevede di ottenere un altro fattore di circa tre miglioramenti entro cinque anni, abbastanza per imporre vincoli rigidi ai modelli inflazionistici.

La ricerca è stata pubblicata su Physical Review Letters.