Questo grafico illustra la relazione periodo-luminosità di Cepheid, che gli scienziati usano per calcolare le dimensioni, l'età e il tasso di espansione dell'Universo. Credito: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Con che velocità si sta espandendo il nostro universo? Nel corso dei decenni, sono state utilizzate diverse stime e dibattiti accesi su tali approssimazioni, ma ora i dati del telescopio spaziale Spitzer hanno fornito la misurazione più precisa della costante di Hubble, o la velocità con cui il nostro universo si sta allontanando. Il risultato? L'universo sta diventando più grande un po 'più veloce di quanto si pensasse in precedenza.
Il valore recentemente perfezionato per la costante di Hubble è 74,3 più o meno 2,1 chilometri al secondo per megaparsec.
La stima più precedente proveniva da uno studio del telescopio spaziale Hubble, con 74,2 più o meno 3,6 chilometri al secondo per megaparsec. Un megaparsec è di circa 3 milioni di anni luce.
Per effettuare le nuove misurazioni, gli scienziati di Spitzer hanno esaminato le stelle pulsanti chiamate stelle variabili cephied, sfruttando la possibilità di osservarle alla luce a infrarossi a lunga lunghezza d'onda. Inoltre, i risultati sono stati combinati con i dati precedentemente pubblicati dalla sonda di anisotropia a microonde Wilkinson della NASA (WMAP) sull'energia oscura. La nuova determinazione porta l'incertezza al 3 percento, un enorme balzo in avanti nella precisione delle misurazioni cosmologiche, affermano gli scienziati.
Il WMAP ha ottenuto una misurazione indipendente dell'energia oscura, che si ritiene stia vincendo una battaglia contro la gravità, facendo a pezzi il tessuto dell'universo. La ricerca basata su questa accelerazione ha guadagnato ai ricercatori il premio Nobel per la fisica 2011.
La costante di Hubble prende il nome dall'astronomo Edwin P. Hubble, che ha stupito il mondo negli anni '20 confermando che il nostro universo si sta espandendo da quando è esploso fino a diventare 13,7 miliardi di anni fa. Alla fine degli anni '90, gli astronomi hanno scoperto che l'espansione sta accelerando o accelerando nel tempo. Determinare il tasso di espansione è fondamentale per comprendere l'età e le dimensioni dell'universo.
"Questo è un enorme enigma", ha detto l'autore principale del nuovo studio, Wendy Freedman degli osservatori della Carnegie Institution for Science di Pasadena. "È eccitante che siamo stati in grado di utilizzare Spitzer per affrontare i problemi fondamentali della cosmologia: la velocità precisa con cui l'universo si sta espandendo al momento attuale, oltre a misurare la quantità di energia oscura nell'universo da un'altra angolazione." Freedman ha condotto il rivoluzionario studio del telescopio spaziale Hubble che in precedenza aveva misurato la costante di Hubble.
Glenn Wahlgren, scienziato del programma Spitzer presso il quartier generale della NASA a Washington, ha affermato che le migliori visioni dei cefeidi hanno permesso a Spitzer di migliorare le misurazioni passate della costante di Hubble.
"Queste stelle pulsanti sono gradini vitali in ciò che gli astronomi chiamano la scala della distanza cosmica: un insieme di oggetti con distanze note che, combinati con le velocità alle quali gli oggetti si allontanano da noi, rivelano il tasso di espansione dell'universo", ha detto Wahlgren.
I cefeidi sono cruciali per i calcoli perché le loro distanze dalla Terra possono essere misurate facilmente. Nel 1908, Henrietta Leavitt scoprì che queste stelle pulsavano a una velocità direttamente correlata alla loro luminosità intrinseca.
Per visualizzare perché questo è importante, immagina qualcuno che si allontana da te mentre porti una candela. Più lontano la candela viaggiava, più si oscurava. La sua apparente luminosità rivelerebbe la distanza. Lo stesso principio si applica ai cefeidi, candele standard nel nostro cosmo. Misurando la luminosità del cielo e confrontandolo con la luminosità conosciuta come se fossero vicini, gli astronomi possono calcolare la distanza dalla Terra.
Spitzer ha osservato 10 cefeidi nella nostra galassia della Via Lattea e 80 in una galassia vicina chiamata la Grande nuvola di Magellano. Senza che la polvere cosmica blocchi la loro vista, il team di ricerca di Spitzer è stato in grado di ottenere misurazioni più precise della luminosità apparente delle stelle e quindi delle loro distanze. Questi dati hanno aperto la strada a una nuova e migliorata stima del tasso di espansione del nostro universo.
"Poco più di un decennio fa, usando le parole" precisione "e" cosmologia "nella stessa frase non era possibile, e la dimensione e l'età dell'universo non erano conosciute meglio di un fattore due", ha detto Freedman. “Ora stiamo parlando di precisioni di qualche percento. È abbastanza straordinario. "
"Spitzer sta facendo ancora una volta scienza oltre ciò che è stato progettato per fare", ha detto lo scienziato del progetto Michael Werner presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. Werner ha lavorato alla missione sin dalla sua fase iniziale di concept oltre 30 anni fa. "In primo luogo, Spitzer ci ha sorpreso con la sua capacità pionieristica di studiare le atmosfere esopianeti", ha detto Werner, "e ora, negli anni successivi della missione, è diventato un prezioso strumento di cosmologia".
Lo studio appare nel diario astrofisico.
Carta su arXiv: una calibrazione a infrarossi medi della costante di Hubble
Fonte: JPL
