Credito d'immagine: RAS
Negli ultimi anni, gli astronomi hanno ottenuto misurazioni dettagliate della radiazione cosmica di fondo a microonde - l '"eco" dalla nascita dell'Universo durante il Big Bang.
Questi risultati sembrano indicare con notevole precisione che il nostro Universo è dominato dalla misteriosa "materia oscura fredda" e "energia oscura". Ma ora un gruppo di astronomi britannici ha trovato prove che gli echi primordiali a microonde potrebbero essere stati modificati o "corrotti" nel loro viaggio di 13 miliardi di anni sulla Terra.
I risultati di un team dell'Università di Durham, guidato dal professor Tom Shanks, si basano su una nuova analisi dei dati del satellite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) della NASA.
Il team ha scoperto che i vicini ammassi di galassie sembrano trovarsi in regioni del cielo in cui la temperatura delle microonde è inferiore alla media. Questo comportamento potrebbe essere spiegato se il gas caldo negli ammassi di galassie ha interagito con i fotoni del Big Bang mentre passavano e corrompevano le informazioni contenute in questo eco della palla di fuoco primordiale. Fisici russi R. A. Sunyaev e Ya. B. Zeldovich aveva predetto un tale effetto nei primi anni '70, poco dopo la scoperta della radiazione cosmica di fondo a microonde.
Questo effetto di Sunyaev-Zeldovich è stato precedentemente osservato nei casi di osservazioni dettagliate dello sfondo a microonde in prossimità di alcuni ricchi ammassi di galassie e lo stesso team WMAP ha riferito di aver visto l'effetto nei propri dati, vicino ai centri del cluster.
Ora il team di Durham ha trovato prove del fatto che il gas caldo nei cluster può influenzare le mappe di fondo delle microonde ad un raggio di quasi 1 grado dai centri di ammasso di galassie, un'area molto più ampia di quella precedentemente rilevata. Ciò suggerisce che le posizioni di "cluster di cluster" o "supercluster" possono anche coincidere con punti più freddi nel modello delle fluttuazioni del fondo a microonde.
"I fotoni nella radiazione di fondo a microonde sono sparsi dagli elettroni nei cluster vicini", ha detto il professor Shanks. "Ciò provoca importanti cambiamenti alla radiazione nel momento in cui ci raggiunge."
"Se anche gli ammassi di galassie situati a diversi miliardi di anni luce dalla Terra hanno lo stesso effetto, allora dobbiamo considerare se è necessario modificare la nostra interpretazione delle mappe satellitari della radiazione di fondo a microonde".
Se il risultato di Durham è confermato, le conseguenze per la cosmologia potrebbero essere molto significative. La firma per l'energia oscura e la materia oscura risiede nella struttura dettagliata delle increspature rilevate sullo sfondo delle microonde, minuscole variazioni di temperatura che sono state create in un momento in cui il raggio dell'Universo era mille volte più piccolo di oggi.
Se questo schema primordiale è stato corrotto da processi che si svolgono nel recente passato, molto tempo dopo la formazione di galassie e ammassi di galassie, nella migliore delle ipotesi complicherà l'interpretazione dell'eco a microonde e, nella peggiore delle ipotesi, inizierà a minare le prove precedenti per sia energia oscura che fredda materia oscura.
"Il potere di questi meravigliosi dati WMAP è che indica che l'interpretazione dell'eco" di fondo a microonde potrebbe essere meno semplice di quanto si pensasse in precedenza ", ha dichiarato il membro del team Sir Arnold Wolfendale (precedentemente Astronomer Royal).
Il team di WMAP ha già riferito che le loro misurazioni dell'eco a microonde del Big Bang potrebbero essere state compromesse dal processo di formazione della galassia in una fase intermedia della storia dell'Universo. Presentarono prove del fatto che il gas riscaldato da stelle, galassie e quasar primogenite potrebbe aver corrotto il segnale a microonde quando l'Universo era 10 o 20 volte più piccolo di oggi. Pertanto, sia i risultati del WMAP che quelli di Durham suggeriscono che l'eco a microonde del Big Bang potrebbe aver dovuto superare molti più ostacoli nel suo viaggio verso la Terra di quanto si pensasse in precedenza, con conseguente possibile distorsione del segnale primordiale.
"I nostri risultati potrebbero in definitiva minare la convinzione che l'Universo sia dominato da una sfuggente particella di materia oscura fredda e dall'energia oscura ancora più enigmatica", ha detto il professor Shanks.
Sebbene l'evidenza osservativa per il modello standard di cosmologia rimanga forte, il modello contiene aspetti molto scomodi. Questi sorgono innanzitutto perché si basa su due pezzi di "fisica sconosciuta" - la materia oscura fredda e l'energia oscura - nessuna delle quali è stata rilevata in laboratorio. In effetti, l'introduzione di questi due nuovi componenti aumenta notevolmente la complicazione del modello inflazionistico Big Bang standard.
I problemi dell'energia oscura sono particolarmente profondi: ad esempio, la sua densità osservata è così piccola che può essere meccanicamente quantistica instabile. Crea anche problemi per le teorie della gravità quantistica, che suggeriscono che possiamo vivere in un universo con 10 o 11 dimensioni, tutte ristrette, con l'eccezione di tre nello spazio e una nel tempo.
Molti teorici vorrebbero quindi una via di fuga dal modello standard di cosmologia di oggi e resta da vedere fino a che punto queste osservazioni discusse dal gruppo Durham andranno in questa direzione. Ma se corretto, suggeriscono che le voci che stiamo vivendo in una "Nuova Era della Cosmologia di Precisione" potrebbero rivelarsi premature!
Fonte originale: RAS News Release
