Spitzer misura con estrema precisione l'accelerazione dell'Universo

Il telescopio americano Spitzer ha ottenuto la misurazione più precisa di sempre della costante di Hubble – ossia il ritmo a cui il nostro Universo si sta espandendo. 

Poco meno di un secolo fa, l'astronomo Edwin Hubble scoprì che l'Universo si era espanso in questi ultimi 13,7 miliardi di anni. Successivamente, negli anni '90, un'altra scoperta lasciò per la seconda volta gli astronomi a bocca aperta: l'espansione dell'Universo stava accelerando.

Determinare il ritmo dell'espansione dell'Universo è fondamentale per capirne le dimensioni e l'età. Il telescopio spaziale Spitzer – che, a differenza del telescopio Hubble, opera alle lunghezze d'onda della radiazione infrarossa ed è quindi quasi il triplo più preciso – ha ridotto il margine d'errore della costante di Hubble al 3%. Il suo nuovo valore è di 74.3, con una tolleranza di 2.1 chilometri per secondo per ogni megaparsec di spazio (il megaparsec corrisponde approssimativamente a 3 milioni di anni luce).

«Spitzer è andato ancora una volta oltre ciò che era stato progettato per fare» ha commentato Michael Werner del JPL di Pasadena. Werner ha lavorato a questo progetto fin dall'inizio, ossia oltre 30 anni fa. «Prima, Spitzer ci ha sorpresi dimostrandosi capace di studiare le atmosfere degli esopianeti», continua Werner, «e ora, anni dopo, si è rivelato un utilissimo strumento cosmologico».

Inoltre, le osservazioni di Spitzer sono state unite ad alcuni dati già pubblici ottenuti dalla sonda americana Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) per ottenere una misurazione più precisa dell'energia oscura.

L'energia oscura è il "nemico" della gravità, la forza che gli scienziati credano sia responsabile dell'accelerazione dell'espansione dell'Universo.

«Intuitivamente, le galassie si attraggono a vicenda e questo movimento dovrebbe rallentare l'espansione dell'Universo, o addirittura farlo collassare» spiega Giovanni Bignami in una recente intervista con il nostro sito, in cui ha risposto alle domande scelte da voi lettori. «Ma negli ultimi anni si è scoperto che questa espansione sta accelerando, come se ci fosse qualcosa che dall'esterno "tira" l'Universo oppure che "spinge" dall'interno, e qui le cose si fanno molto meno chiare». Alcuni studi svolti sull'energia oscura sono stati premiati con il Premio Nobel per la Fisica del 2011.

«E' un puzzle enorme» ha commentato Wendy Freedman della Carnegie Institution for Science sempre di Pasadena. «E' incredibile che siamo riusciti a usare Spitzer per "sfidare" i problemi fondamentali della cosmologia, ossia il ritmo preciso a cui l'Universo si sta espandendo in questo momento, e anche la misurazione della distribuzione dell'energia oscura nell'Universo».

Ma come ha fatto Spitzer a raffinare i dati ottenuti da Hubble sulla costante dell'omonimo fisico statunitense? L'occhio a infrarossi di Spitzer è stato in grado di perforare le dense nubi di gas che ostruiscono alcune stelle note come variabili cefeidi.

«Queste stelle che pulsano sono pioli fondamentali in quella che gli astronomi chiamano la scala delle distanze cosmiche: una collezione di oggetti di cui conosciamo la distanza che, assieme ai dati sulla velocità con cui si stanno allontanando da noi, ci rivelano il vero ritmo di accelerazione dell'Universo» spiega Glenn Wahlgren. Le cefeidi furono scoperte nel 1908 da Henrietta Leavitt.

Ma come funziona veramente questa tecnica? Immaginiamoci una persona con una candela in mano che si sta allontanando da noi. Più si allontana, più la luce della candela diventa sempre meno luminosa. La sua luminosità apparente ci aiuta a capire la distanza. Lo stesso metodo vale per le cefeidi: sono come delle candele del cosmo di cui sappiamo abbastanza per fidarci quasi ciecamente di loro.

Spitzer ha osservato 10 cefeidi presenti nella nostra galassia, la Via Lattea, e altre 80 in una delle nostre galassie satelliti, la Grande Nube di Magellano (LMC).

«Poco più di un decennio fa, non era possibile usare le parole "precisione" e "cosmologia" nella stessa frase» prosegue Freedman. «Ora, stiamo parlando di accuratezze con un margine d'errore incredibilmente basso. E' straordinario, direi».