Una deformazione nel tessuto dello Spazio–tempo che ha agito come una gigantesca lente d’ingrandimento potrebbe aiutare a risolvere un mistero celeste sul tasso di espansione dell’universo, e potrebbe far luce sul suo destino, secondo un nuovo studio. L’universo ha continuato ad espandersi da quando è nato circa 13,8 miliardi di anni fa. Analizzando l’attuale tasso di espansione cosmica, noto come costante di Hubble, gli scienziati possono stimare l’età dell’universo e i dettagli del suo destino, ad esempio se si espanderà per sempre, collasserà su se stesso o si squarcerà completamente.
Dati discordanti
Gli scienziati usano due metodi principali per misurare la costante di Hubble. Uno prevede il monitoraggio di oggetti vicini le cui proprietà i ricercatori comprendono bene, come esplosioni stellari note come supernove e stelle pulsanti chiamate variabili Cefeidi, per stimare le loro distanze. L’altro si concentra sul fondo cosmico a microonde (CMB), la radiazione residua del Big Bang, esaminando come è cambiata nel tempo per stimare la velocità con cui il cosmo si è espanso.
Tuttavia, questa coppia di metodi ha prodotto due risultati diversi per il valore della costante di Hubble. I dati della CMB suggeriscono che l’universo si sta espandendo al ritmo di circa 67,5 km al secondo per megaparsec (una distanza equivalente a 3,26 milioni di anni luce). Al contrario, i dati delle supernove e delle Cefeidi nell’universo vicino suggeriscono una velocità di circa 74 km al secondo per megaparsec.
Questa discordanza suggerisce che il modello cosmologico standard – l’attuale comprensione della struttura e della storia dell’universo – potrebbe essere sbagliato. Risolvere questa controversia, nota come conflitto della costante di Hubble, potrebbe far luce sull’evoluzione e sul destino del cosmo.
Il nuovo studio e la supernova SN Refsdal
Nel nuovo studio, un gruppo di ricerca internazionale ha esplorato un altro modo per misurare la costante di Hubble. Questo metodo dipende dal modello di gravità di Einstein, in cui la massa distorce lo Spazio-tempo, un po’ come una palla da bowling potrebbe allungare un foglio di gomma su cui si poggia. Maggiore è la massa di un oggetto, più lo Spazio-tempo si curva attorno all’oggetto, e quindi più forte è l’attrazione gravitazionale dell’oggetto.
Il modo in cui si comporta la gravità significa che può piegare la luce come farebbe una lente, quindi gli oggetti visti attraverso potenti campi gravitazionali, come quelli prodotti da massicci ammassi di galassie, vengono ingranditi. Le lenti gravitazionali sono state scoperte un secolo fa e oggi gli astronomi le usano spesso per vedere caratteristiche altrimenti troppo distanti e deboli per essere rilevate anche con i telescopi più grandi.
Nella nuova ricerca, gli scienziati hanno studiato la lontana supernova SN Refsdal situata a circa 9,3 miliardi di anni luce dalla Terra. Prende il nome dal defunto astrofisico norvegese Sjur Refsdal, un pioniere della ricerca sulle lenti gravitazionali.
I ricercatori hanno esaminato 5 immagini con lente gravitazionale di SN Refsdal generate da un enorme ammasso di galassie situato a circa 5 miliardi di anni luce dalla Terra tra il nostro pianeta e la stella in esplosione. Poiché la luce può prendere vari percorsi intorno e attraverso una lente gravitazionale, queste immagini arrivano sulla Terra in momenti diversi.
Misurando la luminosità di ciascuna immagine con lente gravitazionale di SN Refsdal per più anni, gli scienziati hanno stimato i ritardi di tempo tra ciascuna immagine entro l’1,5%. Combinando queste stime con i modelli della massa dell’ammasso di galassie e la forza della sua lente gravitazionale, sono stati in grado di misurare la costante di Hubble.
Le nuove scoperte suggeriscono un valore di circa 66,6 km al secondo per megaparsec per la costante di Hubble. Il dato è molto più vicino al valore CMB di quello delle supernove e delle Cefeidi. Tuttavia, il livello di incertezza nei dati implica che non è possibile escludere il valore delle supernove.
Gli scienziati hanno descritto le loro scoperte su Science.
