Gli astrofisici che studiano l'espansione dell'Universo con i più grandi cataloghi di galassie mai assemblati stanno inaugurando un'entusiasmante era di cosmologia di precisione. La scorsa settimana, Sloan Digital Sky Survey (SDSS) ha pubblicato il suo ultimo rilascio di dati pubblici e scienziati che hanno lavorato nel suo più grande programma, il Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS) hanno anche presentato i loro risultati finali all'incontro dell'American Astronomical Society a Seattle, Washington.
Mappando oltre 10.000 gradi quadrati - il 25% del cielo - BOSS sta "misurando l'espansione accelerata del nostro universo con il più grande sondaggio extragalattico sul redshift del mondo", secondo il direttore SDSS-III Daniel Eisenstein del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian. I risultati di BOSS includono nuove e precise misurazioni della velocità di espansione dell'universo (chiamata "costante di Hubble") e della densità della materia, che include materia oscura, stelle, gas e polvere.
BOSS ha condotto le sue osservazioni sul telescopio Sloan Foundation da 2,5 metri presso l'Opache Point Observatory nel New Mexico, producendo spettri e posizioni spaziali per 1,5 milione galassie e 300.000 quasar in un volume equivalente a un cubo con una lunghezza di 8,5 miliardi di anni luce su un lato (vedi immagine sopra). Gli astronomi hanno utilizzato questo ricco set di dati per mappare le distribuzioni degli oggetti e rilevare la scala caratteristica impressa dalle oscillazioni barioniche acustiche nell'universo primordiale. Le onde sonore si propagano verso l'esterno con il tempo, come le increspature che si diffondono in uno stagno, e sono indicate da un segnale di raggruppamento su larga scala nelle posizioni delle galassie l'una rispetto all'altra (vedere la figura seguente). Analizzando questo segnale in momenti diversi, è possibile studiare il comportamento della misteriosa "energia oscura" che causa l'espansione accelerata dell'universo.
Nei risultati finali di BOSS, centinaia di scienziati nella collaborazione internazionale hanno misurato questa scala con una precisione senza precedenti. In particolare, Ashley Ross della Ohio State University ha presentato risultati che hanno dimostrato il potere di combinare un'analisi delle distribuzioni trasversali e della linea di vista delle galassie. In un articolo di Eric Aubourg e collaboratori, gli astronomi BOSS hanno misurato la scala della distanza cosmica delle galassie nell'universo "locale" e dei quasar nell'universo della distanza con errori sistematici incredibilmente piccoli - a un livello inferiore all'1% - quando combinato con microonde cosmico vincoli di fondo. La loro analisi cosmologica fornisce una misurazione della costante di Hubble e della densità della materia dell'universo coerente con una cosmologia della materia oscura "piatta" fredda con una costante cosmologica (vedi sotto). I modelli cosmologici tra cui curvatura, energia oscura in evoluzione o neutrini di massa non sono completamente esclusi, ma sono meno supportati dai dati rispetto a prima. Altri risultati della collaborazione saranno inviati per la pubblicazione nei prossimi mesi.
Il set di dati BOSS “rappresenta il gold standard nella mappatura della rete di galassie che comprende la struttura su larga scala dell'Universo ... I dati ci consentono di tracciare, con maggiore precisione che mai, la presenza di energia oscura, il comportamento della gravità sulle scale cosmiche e l'effetto di enormi neutrini ”, afferma Chris Blake della Swinburne University, non affiliato alla collaborazione.
Dove andrà il team BOSS da qui? La collaborazione ha iniziato a lavorare su SDSS-IV, la cui missione di sei anni include un ambizioso sondaggio BOSS esteso (eBOSS). Secondo il coordinatore del targeting eBOSS Jeremy Tinker della New York University, le osservazioni eBOSS di oltre 700.000 quasar misureranno con precisione la scala della distanza "a un regime di spostamento verso il rosso molto più elevato che non è coperto dalle attuali indagini su larga scala".
Puoi leggere ulteriori informazioni su BOSS e gli aggiornamenti sugli altri tre componenti della SDSS nel nostro precedente articolo qui.
Sito web SDSS
(Informativa completa: Ramin Skibba era stato membro della collaborazione BOSS nel periodo 2010-2012.)
