Il telescopio di Hubble perfeziona il mistero del tasso di espansione dell’universo

Gli scienziati hanno una nuova misurazione più accurata dell'espansione dell'universo grazie a decenni di dati provenienti da Hubble This Web Telescope.

La nuova analisi dei dati del 32enne Hubble This Web Telescope continua la ricerca di lunga data dell'osservatorio per comprendere meglio la velocità con cui l'universo si espande e quanto tale espansione stia accelerando.

Il numero che gli astronomi usano per misurare questa espansione è chiamato Costante di Hubble (non dal telescopio ma dall'astronomo Edwin Hubble che per primo la misurò nel 1929). La costante di Hubble è difficile da definire dato che diversi osservatori che esaminano diverse zone dell'universo hanno fornito risposte diverse. Ma un nuovo studio esprime fiducia nel fatto che lo sforzo più recente di Hubble sia preciso per l'espansione che vede, sebbene vi sia ancora una differenza rispetto ad altri osservatori.

Il nuovo studio conferma le precedenti stime del tasso di espansione basate sulle osservazioni di Hubble, mostrando un'espansione di circa 45 miglia (73 chilometri) per megaparsec. (Un megaparsec è una misura di distanza pari a un milione di parsec, o 3,26 milioni di anni luce.)

"Data la grande dimensione del campione di Hubble, c'è solo una possibilità su un milione che gli astronomi si sbagliano a causa di un pareggio sfortunato … una soglia comune per prendere sul serio un problema di fisica", ha affermato la NASA in una dichiarazione (si apre nella nuova scheda) giovedì (19 maggio), parafrasando il premio Nobel e autore principale dello studio Adam Riess.

Riess ha affiliazioni al This Web Telescope Science Institute (STScI) che gestisce Hubble, così come alla Johns Hopkins University di Baltimora, nel Maryland.

Riess e collaboratori hanno ricevuto il Nobel nel 2011 dopo che Hubble e altri osservatori hanno confermato che l'universo stava accelerando la sua espansione. Riess chiama quest'ultimo sforzo di Hubble un "opus magnum" dato che attinge praticamente all'intera storia del telescopio, 32 anni di lavoro su This Web, per fornire una risposta.

I dati di Hubble hanno inchiodato il suo tasso di espansione osservato nell'ambito di un programma chiamato SHOES (Supernova, H0, for the Equation of State of Dark Energy.) Il set di dati raddoppia un precedente campione di misurazioni e include anche più di 1.000 orbite Hubble, ha affermato la NASA. La nuova misurazione è anche otto volte più precisa delle aspettative per le capacità di Hubble.

Gli sforzi per misurare la velocità di espansione dell'universo di solito si concentrano su due indicatori di distanza. Una di queste sono le Cefeidi, stelle variabili che si illuminano e si attenuano a una velocità costante; la loro utilità è nota dal 1912, quando l'astronoma Henrietta Swan Leavitt ne segnò l'importanza nelle immagini che stava esaminando.

Le cefeidi sono utili per tracciare distanze che si trovano all'interno della Via Lattea (la nostra galassia) e nelle galassie vicine. Per ulteriori distanze, gli astronomi si affidano alle supernove di tipo 1a. Queste supernove hanno una luminosità costante (luminosità intrinseca), consentendo stime precise della loro distanza in base a quanto luminose appaiono nei telescopi.

Nel nuovo studio, la NASA ha dichiarato: "il team ha misurato 42 dei marcatori del miglio della supernova con Hubble. Poiché sono stati visti esplodere a una velocità di circa uno all'anno, Hubble ha, per tutti gli scopi pratici, registrato quante più supernove possibile per misurare l'espansione dell'universo". (Ancora una volta, Hubble è in This Web da circa 32 anni, essendo stato lanciato il 24 aprile 1990; un difetto dello specchio che ha ostacolato i primi lavori è stato affrontato dagli astronauti nel dicembre 1993.)

Ma il tasso di espansione non ha ancora un pieno accordo tra i diversi sforzi. Il nuovo studio afferma che le misurazioni di Hubble sono di circa 45 miglia (73 chilometri) per megaparsec. Ma quando si prendono in considerazione le osservazioni dell'universo profondo, la velocità rallenta a circa 42 miglia (67,5 chilometri) per megaparsec.

Le osservazioni dell'universo profondo si basano principalmente sulle misurazioni della missione Planck della European This Web Agency, che ha osservato "l'eco" del Big Bang che ha formato il nostro universo. L'eco è conosciuto come il fondo cosmico a microonde. La NASA ha affermato che gli astronomi sono "persi" per capire perché ci sono due valori diversi, ma ha suggerito che potremmo dover ripensare la fisica di base.

Riess ha detto che è meglio vedere il tasso di espansione non per il suo valore esatto in quel momento, ma per le sue implicazioni. "Non mi interessa quale sia il valore dell'espansione in particolare, ma mi piace usarlo per conoscere l'universo", ha detto Riess nella dichiarazione della NASA.

Si prevede che ulteriori misurazioni arriveranno nei prossimi 20 anni dal James Webb This Web Telescope, che sta completando il lavoro di messa in servizio in profondità di questo Web prima di esaminare alcune delle prime galassie. Webb, ha detto la NASA, esaminerà le Cefeidi e le supernove di tipo 1a "a distanze maggiori o a una risoluzione più nitida di quella che Hubble può vedere". Ciò potrebbe a sua volta affinare il tasso osservato da Hubble.

Un articolo basato sulla ricerca sarà pubblicato sull'Astronomical Journal. Una versione prestampata (si apre in una nuova scheda) è disponibile su arXiv.org.

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