Quasi ogni singola misura astronomica dipende dalla costante di Hubble, un numero che calcola l'espansione dell'Universo. Ciò conferma che l'Universo ha ancora tra i 12 ei 14 miliardi di anni.
Un numero di fondamentale importanza che specifica il tasso di espansione dell'Universo, la cosiddetta costante di Hubble, è stato determinato in modo indipendente utilizzando l'Osservatorio ai raggi X Chandra della NASA. Questo nuovo valore abbina le misurazioni recenti usando altri metodi e ne estende la validità a distanze maggiori, permettendo così agli astronomi di sondare epoche precedenti nell'evoluzione dell'Universo.
"La ragione per cui questo risultato è così significativo è che abbiamo bisogno della costante di Hubble per dirci le dimensioni dell'Universo, la sua età e quanta materia contiene", ha affermato Max Bonamente del Marshall Space Flight Center (MSFC) della NASA a Huntsville, Ala., Autore principale dell'articolo che descrive i risultati. "Gli astronomi devono assolutamente fidarsi di questo numero perché lo usiamo per innumerevoli calcoli."
La costante di Hubble viene calcolata misurando la velocità con cui gli oggetti si allontanano da noi e si dividono per la loro distanza. La maggior parte dei precedenti tentativi di determinare la costante di Hubble ha comportato l'utilizzo di un approccio multi-step, o scala a distanza, in cui la distanza dalle galassie vicine viene utilizzata come base per determinare distanze maggiori.
L'approccio più comune è stato quello di utilizzare un tipo ben studiato di stella pulsante noto come variabile Cefeide, in congiunzione con supernove più distanti per tracciare le distanze attraverso l'Universo. Gli scienziati che utilizzano questo metodo e le osservazioni del telescopio spaziale Hubble sono stati in grado di misurare la costante di Hubble entro il 10%. Tuttavia, solo controlli indipendenti darebbero loro la fiducia che desideravano, considerando che gran parte della nostra comprensione dell'Universo è in bilico.
Combinando i dati dei raggi X di Chandra con le osservazioni radio di ammassi di galassie, il team ha determinato le distanze da 38 ammassi di galassie che vanno da 1,4 a 9,3 miliardi di anni luce dalla Terra. Questi risultati non si basano sulla scala tradizionale delle distanze. Bonamente e i suoi colleghi ritengono che la costante di Hubble sia di 77 chilometri al secondo per megaparsec (un megaparsec è pari a 3,26 milioni di anni luce), con un'incertezza di circa il 15%.
Questo risultato concorda con i valori determinati usando altre tecniche. La costante di Hubble era stata precedentemente trovata a 72, dare o prendere 8, chilometri al secondo per kiloparsec in base alle osservazioni del telescopio spaziale Hubble. Il nuovo risultato di Chandra è importante perché offre la conferma indipendente che gli scienziati hanno cercato e fissa l'età dell'Universo tra 12 e 14 miliardi di anni.
"Questi nuovi risultati sono del tutto indipendenti da tutti i precedenti metodi di misurazione della costante di Hubble", ha dichiarato anche il membro del team Marshall Joy di MSFC.
Gli astronomi hanno utilizzato un fenomeno noto come effetto Sunyaev-Zeldovich, in cui i fotoni nello sfondo cosmico a microonde (CMB) interagiscono con gli elettroni nel gas caldo che pervade gli enormi ammassi di galassie. I fotoni acquisiscono energia da questa interazione, che distorce il segnale dallo sfondo a microonde nella direzione dei cluster. L'entità di questa distorsione dipende dalla densità e dalla temperatura degli elettroni caldi e dalle dimensioni fisiche del cluster. Utilizzando i radiotelescopi per misurare la distorsione dello sfondo a microonde e Chandra per misurare le proprietà del gas caldo, è possibile determinare la dimensione fisica del cluster. Da questa dimensione fisica e da una semplice misurazione dell'angolo sotteso dal cluster, le regole della geometria possono essere utilizzate per ricavarne la distanza. La costante di Hubble viene determinata dividendo le velocità del cluster precedentemente misurate per queste distanze appena derivate.
Questo progetto è stato sostenuto dal designer di specchi per telescopi Chandra, Leon Van Speybroeck, scomparso nel 2002. La fondazione è stata posta quando i membri del team John Carlstrom (Università di Chicago) e Marshall Joy hanno ottenuto misurazioni radio accurate delle distorsioni della radiazione CMB usando la radio telescopi all'array Berkeley-Illinois-Maryland e all'osservatorio radio Caltech Owens Valley. Per misurare le proprietà precise dei raggi X del gas in questi gruppi distanti, era necessario un telescopio a raggi X basato sullo spazio con la risoluzione e la sensibilità di Chandra.
"È stato uno degli obiettivi di Leon vedere questo progetto accadere e mi rende molto orgoglioso di vederlo realizzato", ha dichiarato lo scienziato del progetto Chandra Martin Weisskopf della MSFC.
I risultati sono descritti in un articolo che appare nel numero del 10 agosto di The Astrophysical Journal. MSFC gestisce il programma Chandra per la direzione della missione scientifica dell'agenzia. L'Osservatorio Astrofisico Smithsonian controlla la scienza e le operazioni di volo dal Chandra X-ray Center, Cambridge, Massachussets.
Fonte originale: Chandra News Release
