Credito immagine: SDSS
Dalla scoperta, diversi anni fa, di una forza misteriosa, chiamata energia oscura, che sembra accelerare l'Universo, gli astronomi hanno cercato ulteriori prove per sostenere o scartare questa teoria. Gli astronomi dello Sloan Digital Sky Survey hanno trovato fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo che corrispondono all'influenza repulsiva dell'energia oscura.
Gli scienziati del Sloan Digital Sky Survey hanno annunciato la scoperta di prove fisiche indipendenti per l'esistenza di energia oscura.
I ricercatori hanno trovato un'impronta di energia oscura correlando milioni di galassie nello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) e nelle mappe cosmiche della temperatura di fondo a microonde dalla sonda di anisotropia a microonde Wilkinson della NASA (WMAP). I ricercatori hanno trovato l '"ombra" dell'energia oscura sull'antica radiazione cosmica, una reliquia di radiazione raffreddata proveniente dal Big Bang.
Con la combinazione dei risultati di questi due grandi rilievi del cielo, questa scoperta fornisce prove fisiche dell'esistenza di energia oscura; un risultato che integra il lavoro precedente sull'accelerazione dell'universo misurato da supernove lontane. Anche le osservazioni dalle osservazioni palloncino delle radiazioni millimetriche extragalattiche e della geofisica (BOOMERANG) del fondo cosmico a microonde (CMB) facevano parte delle scoperte precedenti.
L'energia oscura, un componente importante dell'universo e uno dei maggiori enigmi della scienza, è repulsivamente gravitazionale piuttosto che attraente. Ciò provoca un'accelerazione dell'espansione dell'universo, in contrasto con l'attrazione della materia ordinaria (e oscura), che la farebbe rallentare.
"In un universo piatto l'effetto che stiamo osservando si verifica solo se si dispone di un universo con energia oscura", ha spiegato il ricercatore capo Dr. Ryan Scranton del dipartimento di Fisica e Astronomia dell'Università di Pittsburgh. "Se l'universo fosse solo composto di materia e ancora piatto, questo effetto non esisterebbe."
“Mentre i fotoni dello sfondo cosmico a microonde (CMB) viaggiano da noi a 380.000 anni dopo il Big Bang, possono sperimentare una serie di processi fisici, tra cui l'effetto Sachs-Wolfe integrato. Questo effetto è un'impronta o un'ombra di energia oscura sulle microonde. L'effetto misura anche le variazioni di temperatura dello sfondo delle microonde cosmiche a causa degli effetti della gravità sull'energia dei fotoni ”, ha aggiunto Scranton.
La scoperta è "un rilevamento fisico dell'energia oscura e altamente complementare ad altri rilevamenti dell'energia oscura" ha aggiunto il dott. Bob Nichol, collaboratore SDSS e professore associato di fisica alla Carnegie Mellon University di Pittsburgh. Nichol paragonò l'effetto Integrated Sachs-Wolfe a guardare una persona in piedi davanti a una finestra soleggiata: “Puoi solo vedere il loro profilo e riconoscerli proprio da queste informazioni. Allo stesso modo il segnale che vediamo ha il giusto contorno (o ombra) che ci aspetteremmo per l'energia oscura ", ha detto Nichol.
"In particolare il colore del segnale è lo stesso del colore del fondo cosmico a microonde, dimostrando che è di origine cosmologica e non una fastidiosa contaminazione", ha aggiunto Nichol.
“Questo lavoro fornisce la conferma fisica che è necessaria energia oscura per spiegare contemporaneamente i dati CMB e SDSS, indipendentemente dal lavoro delle supernovae. Tali controlli incrociati sono fondamentali nella scienza ", ha aggiunto Jim Gunn, Project Scientist dell'SDSS e professore di astronomia all'Università di Princeton.
Il dott. Andrew Connolly dell'Università di Pittsburgh ha spiegato che i fotoni che fluiscono dallo sfondo cosmico a microonde attraversano molte concentrazioni di galassie e materia oscura. Mentre cadono in un pozzo gravitazionale ottengono energia (proprio come una palla che rotola giù da una collina). Man mano che escono, perdono energia (di nuovo come una palla che sale su una collina). Le immagini fotografiche delle microonde diventano più blu (cioè più energiche) man mano che cadono verso queste concentrazioni di super cluster e poi diventano più rosse (cioè meno energiche) man mano che si allontanano da esse.
“In un universo costituito principalmente da materia normale, ci si aspetterebbe che l'effetto netto dei turni rosso e blu si annullasse. Tuttavia, negli ultimi anni stiamo scoprendo che la maggior parte delle cose nel nostro universo è anormale in quanto è repulsivamente gravitazionale piuttosto che attrattiva gravitazionalmente ”, ha spiegato Albert Stebbins, uno scienziato del NASA / Fermilab Astrophysics Center Fermi National Accelerator Laboratory, un collaboratore SDSS istituzione. "Questa roba anomala che chiamiamo energia oscura".
Il collaboratore SDSS Connolly ha detto che se la profondità del pozzo gravitazionale diminuisce mentre il fotone lo attraversa, il fotone uscirà con un po 'più di energia. "Se questo fosse vero, ci aspetteremmo di vedere che la temperatura di fondo del microonde cosmico è leggermente più calda nelle regioni con più galassie. Questo è esattamente ciò che abbiamo trovato. "
Stebbins ha aggiunto che il cambiamento netto di energia atteso da una singola concentrazione di massa è inferiore a una parte su un milione e che i ricercatori hanno dovuto esaminare un gran numero di galassie prima che potessero aspettarsi di vedere l'effetto. Ha affermato che i risultati confermano che l'energia oscura esiste in concentrazioni di massa relativamente ridotte: solo 100 milioni di anni luce di distanza in cui gli effetti precedentemente osservati sono stati osservati su una scala di 10 miliardi di anni luce. Un aspetto unico dei dati SDSS è la sua capacità di misurare accuratamente le distanze di tutte le galassie dall'analisi fotografica dei loro spostamenti fotometrici. "Pertanto, possiamo vedere l'impronta di questo effetto sul CMB crescere in funzione dell'età dell'universo", ha detto Connolly. "Alla fine potremmo essere in grado di determinare la natura dell'energia oscura da misurazioni come queste, anche se questo è un po 'in futuro."
“Per concludere che esiste l'energia oscura, dobbiamo solo supporre che l'universo non sia curvo. Dopo l'arrivo dei risultati della sonda per anisotropia a microonde di Wilkinson (nel febbraio 2003), questo è un presupposto ben accettato ", ha spiegato Scranton. “Questo è estremamente eccitante. Non sapevamo se avremmo potuto ricevere un segnale, quindi abbiamo trascorso molto tempo a testare i dati contro la contaminazione della nostra galassia o di altre fonti. Fare in modo che i risultati risultino altrettanto forti è stato estremamente soddisfacente. "
Le scoperte sono state fatte in 3.400 gradi quadrati di cielo rilevati dalla SDSS.
"Questa combinazione di microonde spaziale e dati ottici a terra ci ha fornito questa nuova finestra sulle proprietà dell'energia oscura", ha affermato David Spergel, un cosmologo dell'Università di Princeton e un membro del team scientifico WMAP. “Combinando i dati WMAP e SDSS, Scranton e i suoi collaboratori hanno dimostrato che l'energia oscura, qualunque essa sia, è qualcosa che non è attratto dalla gravità anche sulle grandi scale rilevate da Sloan Digital Sky Survey.
"Questo è un suggerimento importante per i fisici che cercano di comprendere la misteriosa energia oscura", ha aggiunto Spergel.
Oltre ai principali investigatori Scranton, Connolly, Nichol e Stebbins, Istavan Szapudi dell'Università delle Hawaii ha contribuito alla ricerca. Altri coinvolti nell'analisi includono Niayesh Afshordi dell'Università di Princeton, Max Tegmark dell'Università della Pennsylvania e Daniel Eisenstein dell'Università dell'Arizona.
INFORMAZIONI SU SLOAN DIGITAL SKY SURVEY (SDSS)
Lo Sloan Digital Sky Survey (sdss.org) mapperà in dettaglio un quarto dell'intero cielo, determinando le posizioni e la luminosità assoluta di 100 milioni di oggetti celesti. Misurerà anche le distanze di oltre un milione di galassie e quasar. L'Astrophysical Research Consortium (ARC) gestisce l'Apache Point Observatory, sede dei telescopi SDSS.
SDSS è un progetto congiunto dell'Università di Chicago, Fermilab, dell'Institute for Advanced Study, del Japan Participation Group, della Johns Hopkins University, del Los Alamos National Laboratory, del Max-Planck-Institute for Astronomy (MPIA), del Max- Planck-Institute for Astrophysics (MPA), New Mexico State University, University of Pittsburgh, Princeton University, United States Naval Observatory e University of Washington.
Il finanziamento per il progetto è stato fornito dalla Fondazione Alfred P. Sloan, dalle Istituzioni partecipanti, dalla National Aeronautics and Space Administration, dalla National Science Foundation, dal Dipartimento statunitense dell'energia, dal giapponese Monbukagakusho e dalla Max Planck Society.
La SONDA DI ANISOTROPIA A MICROONDE WILKINSON (WMAP) è una missione della NASA costruita in collaborazione con la Princeton University e il Goddard Space Flight Center per misurare la temperatura della radiazione cosmica di fondo, il calore residuo del Big Bang. La missione WMAP rivela le condizioni in cui esistevano nell'universo primordiale misurando le proprietà della radiazione cosmica di fondo a microonde su tutto il cielo. (Http://map.gsfc.nasa.gov)
Fonte originale: comunicato stampa SDSS
