Nel 1929, Edwin Hubble cambiò per sempre la nostra comprensione del cosmo dimostrando che l'Universo è in uno stato di espansione. Negli anni '90, gli astronomi hanno determinato che la velocità con cui si sta espandendo sta effettivamente accelerando, il che a sua volta ha portato alla teoria dell '"energia oscura". Da quel momento, astronomi e fisici hanno cercato di determinare l'esistenza di questa forza misurando l'influenza che ha sul cosmo.
L'ultimo di questi sforzi proviene dallo Sloan Digital Sky Survey III (SDSS III), dove un team internazionale di ricercatori ha annunciato di aver finito di creare le misurazioni più precise dell'Universo fino ad oggi. Conosciuti come Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), le loro misurazioni hanno posto nuovi vincoli sulle proprietà dell'Energia Oscura.
Le nuove misurazioni sono state presentate dall'astronomo dell'Università di Harvard Daniel Eisenstein in un recente incontro dell'American Astronomical Society. Come direttore dello Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), lui e il suo team hanno trascorso gli ultimi dieci anni a misurare il cosmo e le fluttuazioni periodiche nella densità della materia normale per vedere come le galassie sono distribuite in tutto l'Universo.
E dopo un decennio di ricerche, il team BOSS è stato in grado di produrre una mappa tridimensionale del cosmo che copre oltre sei miliardi di anni luce. E mentre altri recenti sondaggi sono andati oltre - fino a distanze di 9 e 13 miliardi di anni luce - la mappa BOSS è unica in quanto vanta la massima precisione di qualsiasi mappa cosmologica.
In effetti, il team BOSS è stato in grado di misurare la distribuzione delle galassie nel cosmo, a una distanza di 6 miliardi di anni luce, entro un margine di errore dell'1% senza precedenti. Determinare la natura degli oggetti cosmici a grandi distanze non è facile, a causa degli effetti della relatività. Come il dottor Eisenstein ha detto a Space Magazine via e-mail:
“Le distanze sono una sfida di vecchia data in astronomia. Mentre gli umani spesso possono giudicare la distanza a causa della nostra visione binoculare, le galassie oltre la Via Lattea sono troppo lontane per usarla. E poiché le galassie sono disponibili in una vasta gamma di dimensioni intrinseche, è difficile giudicare la loro distanza. È come guardare una montagna lontana; il giudizio di uno sulla sua distanza è legato al giudizio della sua altezza ".
In passato, gli astronomi hanno effettuato misurazioni accurate di oggetti all'interno dell'universo locale (cioè pianeti, stelle vicine, ammassi stellari) facendo affidamento su tutto, dal radar al redshift, il grado in cui la lunghezza d'onda della luce viene spostata verso l'estremità rossa del spettro. Tuttavia, maggiore è la distanza di un oggetto, maggiore è il grado di incertezza.
E fino ad ora, solo gli oggetti che si trovano a poche migliaia di anni luce dalla Terra - cioè all'interno della galassia della Via Lattea - hanno avuto le loro distanze misurate entro un margine di errore dell'uno percento. Essendo il più grande dei quattro progetti che compongono Sloan Digital Sky Survey III (SDSS-III), ciò che distingue BOSS è il fatto che si basa principalmente sulla misurazione di quelle che sono chiamate "oscillazioni acustiche barioniche" (BAO).
Queste sono essenzialmente sottili increspature periodiche nella distribuzione della materia barionica visibile (cioè normale) nel cosmo. Daniel Eisenstein ha spiegato:
“BOSS misura l'espansione dell'Universo in due modi principali. Il primo consiste nell'utilizzare le oscillazioni acustiche barioniche (da cui il nome del sondaggio). Le onde sonore che viaggiano nei primi 400.000 anni dopo il Big Bang creano una scala preferita per le separazioni di coppie di galassie. Misurando questa separazione preferita in un campione di molte galassie, possiamo dedurre la distanza dal campione.
“Il secondo metodo è misurare come il raggruppamento di galassie differisce tra coppie orientate lungo la linea di vista rispetto a trasversali alla linea di vista. L'espansione dell'Universo può rendere asimmetrico questo cluster se si utilizza la cronologia di espansione errata quando si convertono i redshift in distanza. ”
Con queste nuove misurazioni della distanza estremamente accurate, gli astronomi BOSS saranno in grado di studiare l'influenza della materia oscura con una precisione molto maggiore. "Diversi modelli di energia oscura variano nel modo in cui l'accelerazione dell'espansione dell'Universo procede nel tempo", ha affermato Eisenstein. “BOSS sta misurando la cronologia di espansione, il che ci consente di dedurre il tasso di accelerazione. Troviamo risultati altamente coerenti con le previsioni del modello di costante cosmologica, cioè il modello in cui l'energia oscura ha una densità costante nel tempo. ”
Oltre a misurare la distribuzione della materia normale per determinare l'influenza di Dark Energy, la Collaborazione SDSS-III sta lavorando per mappare la Via Lattea e cercare pianeti extrasolari. Le misurazioni BOSS sono dettagliate in una serie di articoli che sono stati inviati alle riviste dalla collaborazione BOSS il mese scorso, tutti ora disponibili online.
E BOSS non è l'unico sforzo per comprendere la struttura su larga scala del nostro Universo e come tutte le sue forze misteriose lo hanno plasmato. Proprio il mese scorso, il professor Stephen Hawking ha annunciato che il centro di supercalcolo COSMOS dell'Università di Cambridge avrebbe creato la mappa 3D più dettagliata dell'Universo fino ad oggi.
Basandosi sui dati ottenuti dai dati CMB ottenuti dal satellite Planck dell'ESA e dalle informazioni del Dark Energy Survey, sperano anche di misurare l'influenza che Dark Energy ha avuto sulla distribuzione della materia nel nostro Universo. Chissà? Tra qualche anno, potremmo benissimo capire come lavorano insieme tutte le forze fondamentali che governano l'Universo.
