Questi quattro ammassi di galassie sono stati tra le centinaia analizzati in un ampio sondaggio per verificare se l'universo è lo stesso in tutte le direzioni su larga scala. I risultati dello studio suggeriscono che il concetto di un universo "isotropico" potrebbe non adattarsi del tutto.
(Immagine: © NASA / CXC / Univ. Di Bonn / K. Migkas et al.)
Dopo tutto l'universo potrebbe non essere lo stesso in tutte le direzioni.
Il tasso di espansione di l'universo sembra variare da un posto all'altro, secondo un nuovo studio. Questa scoperta, se confermata, costringerebbe gli astronomi a riesaminare quanto bene capiscono il cosmo.
"Uno dei pilastri della cosmologia - lo studio della storia e del destino dell'intero universo - è che l'universo è" isotropo ", che significa lo stesso in tutte le direzioni", ha scritto l'autore principale dello studio Konstantinos Migkas, dell'Università di Bonn in Germania , detto in una dichiarazione. "Il nostro lavoro mostra che potrebbero esserci delle crepe in quel pilastro."
L'universo è in continua espansione da oltre 13,8 miliardi di anni, da allora il big Bang - e ad un ritmo accelerato, grazie a una forza misteriosa chiamata energia oscura. Le equazioni basate sulla teoria della relatività generale di Einstein suggeriscono che questa espansione è isotropica su grandi scale spaziali, ha scritto Migkas martedì (7 aprile) in un post sul blog sul nuovo studio.
Osservazioni del sfondo cosmico a microonde (CMB), la radiazione pervasa dall'universo rimasta dal Big Bang, sostiene questa nozione, ha aggiunto: "Il CMB sembra essere isotropo, e i cosmologi estrapolano questa proprietà dell'universo primordiale alla nostra epoca attuale, quasi 14 miliardi di anni dopo."
Ma non è chiaro quanto sia valida questa estrapolazione, ha sottolineato, notandolo energia oscura è stato il fattore dominante nell'evoluzione dell'universo negli ultimi 4 miliardi di anni circa. "La natura sconcertante dell'energia oscura non ha ancora permesso agli astrofisici di capirla correttamente", ha scritto Migkas. "Pertanto, supporre che sia isotropico per ora è quasi un atto di fede. Ciò evidenzia l'urgente necessità di indagare se l'universo di oggi è isotropico o no."
Il nuovo studio riporta i risultati di una di queste indagini. Migkas e i suoi colleghi hanno studiato 842 ammassi di galassie, le più grandi strutture legate gravitazionalmente nell'universo, utilizzando i dati raccolti da tre telescopi spaziali: l'Osservatorio dei raggi X Chandra della NASA, l'XMM-Newton europeo e il Satellite avanzato per cosmologia e astrofisica, un congiunto giapponese-USA. missione terminata nel 2001.
I ricercatori hanno determinato la temperatura di ciascun cluster analizzando le emissioni di raggi X provenienti da enormi campi di gas caldo al loro interno. Hanno usato queste informazioni sulla temperatura per stimare la luminosità intrinseca dei raggi X di ciascun cluster, senza dover tenere conto delle variabili cosmologiche come il tasso di espansione dell'universo.
I ricercatori hanno quindi calcolato la luminosità dei raggi X per ciascun cluster in un modo diverso, uno che richiedeva la conoscenza dell'espansione dell'universo. Ciò ha rivelato evidenti tassi di espansione in tutto il cielo - e questi tassi non corrispondevano dappertutto.
"Siamo riusciti a individuare una regione che sembra espandersi più lentamente del resto dell'universo e una che sembra espandersi più velocemente!" Migkas ha scritto nel post del blog. "È interessante notare che i nostri risultati concordano con diversi studi precedenti che utilizzava altri metodi, con la differenza che abbiamo identificato questa "anisotropia" nel cielo con una sicurezza molto più elevata e usando oggetti che coprono l'intero cielo in modo più uniforme. "
È possibile che questo risultato abbia una spiegazione relativamente prosaica. Ad esempio, forse gli ammassi di galassie nelle aree anomale vengono spinti in modo gravitazionale da altri ammassi, dando l'illusione di un diverso tasso di espansione.
Tali effetti sono stati osservati su scale spaziali minori nell'universo, hanno detto i ricercatori. Ma il nuovo studio analizza i cluster fino a 5 miliardi di anni luce di distanza, ed è poco chiaro se i rimorchiatori gravitazionali potrebbero sopraffare le forze di espansione su distanze così vaste, hanno aggiunto.
Se le differenze del tasso di espansione osservate sono effettivamente reali, potrebbero rivelare nuovi intriganti dettagli su come funziona l'universo. Ad esempio, forse l'energia oscura stessa varia da luogo a luogo in tutto il cosmo.
"Sarebbe notevole se si scoprisse che l'energia oscura ha diversi punti di forza in diverse parti dell'universo", ha affermato il co-autore Thomas Reiprich, anch'esso dell'Università di Bonn, nella stessa dichiarazione. "Tuttavia, sarebbero necessarie molte più prove per escludere altre spiegazioni e fare un caso convincente."
Il nuovo studio appare nel numero di aprile 2020 della rivista Astronomy and Astrophysics. Puoi leggerlo gratuitamente sul sito di prestampa online arXiv.org.
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