A novembre, un team di ricercatori della Swinburne University of Technology e dell'Università di Cambridge ha pubblicato alcuni risultati molto interessanti su una galassia situata a circa 8 miliardi di anni luce di distanza. Usando il Very Large Telescope (VLT) dell'Osservatorio La Silla, hanno esaminato la luce proveniente dal buco nero supermassiccio (SMBH) al suo centro.
In tal modo, sono stati in grado di determinare che l'energia elettromagnetica proveniente da questa galassia lontana era la stessa di ciò che osserviamo qui nella Via Lattea. Ciò ha dimostrato che una forza fondamentale dell'Universo (elettromagnetismo) è costante nel tempo. E lunedì 4 dicembre, l'ESO ha dato seguito a questa scoperta storica rilasciando le letture dello spettro dei colori di questa galassia lontana - nota come HE 0940-1050.
Per ricapitolare, la maggior parte delle grandi galassie nell'Universo hanno al centro gli SMBH. Questi enormi buchi neri sono noti per aver consumato la materia che orbita attorno a loro, espellendo enormi quantità di energia radio, microonde, infrarossa, ottica, ultravioletta (UV), a raggi X e gamma. Per questo motivo, sono alcuni degli oggetti più luminosi dell'universo conosciuto e sono visibili anche a miliardi di anni luce di distanza.
Ma a causa della loro distanza, l'energia che emettono deve passare attraverso il mezzo intergalattico, dove viene a contatto con una quantità incredibile di materia. Mentre la maggior parte di questo è costituita da idrogeno ed elio, ci sono anche tracce di altri elementi. Questi assorbono gran parte della luce che viaggia tra noi e le galassie distanti e le linee di assorbimento che questo crea possono dirci molto sul tipo di elementi che sono là fuori.
Allo stesso tempo, studiare le linee di assorbimento prodotte dalla luce che passa attraverso lo spazio può dirci quanta luce è stata rimossa dallo spettro quasar originale. Utilizzando lo strumento Ultraviolet e Visual Echelle Spectrograph (UVES) a bordo del VLT, il team Swinburne e Cambridge sono stati in grado di fare proprio questo, dando così un picco alle "impronte digitali dell'Universo primordiale".
Ciò che hanno scoperto è che l'energia proveniente da HE 0940-1050 era molto simile a quella osservata nella galassia della Via Lattea. Fondamentalmente, hanno ottenuto la prova che l'energia elettromagnetica è coerente nel tempo, qualcosa che prima era un mistero per gli scienziati. Come affermano nel loro studio, che è stato pubblicato nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society:
“Il modello standard della fisica delle particelle è incompleto perché non può spiegare i valori delle costanti fondamentali o prevedere la loro dipendenza da parametri come il tempo e lo spazio. Pertanto, senza una teoria in grado di spiegare correttamente questi numeri, la loro costanza può essere verificata misurandoli in luoghi, tempi e condizioni diversi. Inoltre, molte teorie che tentano di unificare la gravità con le altre tre forze della natura invocano costanti fondamentali che variano.“
Dal momento che sono lontani 8 miliardi di anni luce e dal suo potente sistema di linee di assorbimento dei metalli, che sondano lo spettro elettromagnetico emesso dal quasar centrale HE 0940-1050 - per non parlare della capacità di correggere tutta la luce assorbita da il mezzo intergalattico intermedio - ha offerto un'opportunità unica per misurare con precisione come questa forza fondamentale può variare per un periodo di tempo molto lungo.
Inoltre, le informazioni spettrali ottenute erano della più alta qualità mai osservate da un quasar. Come hanno ulteriormente indicato nel loro studio:
“Il più grande errore sistematico in tutte (ma una) precedenti misurazioni simili, inclusi i grandi campioni, sono state le distorsioni a lungo raggio nella calibrazione della lunghezza d'onda. Ciò aggiungerebbe un errore sistematico di "2 ppm alla nostra misura e fino a" 10 ppm ad altre misurazioni utilizzando le transizioni Mg e Fe ".
Tuttavia, il team ha corretto per questo confrontando gli spettri UVES con spettri ben calibrati ottenuti dal Pianificatore di velocità radiale ad alta precisione (HARPS), che si trova anche presso l'Osservatorio di La Silla. Combinando queste letture, sono rimaste con un'incertezza sistematica residua di appena 0,59 ppm, il margine di errore più basso da qualsiasi indagine spettrografica ad oggi.
Questa è una notizia eccitante e per più motivi quella. Da un lato, misurazioni precise di galassie distanti ci consentono di testare alcuni degli aspetti più difficili dei nostri attuali modelli cosmologici. Dall'altro, determinare che l'elettromagnetismo si comporta in modo coerente nel tempo è una scoperta importante, soprattutto perché è responsabile di gran parte di ciò che accade nella nostra vita quotidiana.
Ma forse soprattutto, capire come una forza fondamentale come l'elettromagnetismo si comporti nel tempo e nello spazio è intrinseca alla scoperta di come, insieme alla forza nucleare debole e forte, si unisca alla gravità. Anche questa è stata una preoccupazione degli scienziati, che sono ancora in perdita quando si tratta di spiegare come le leggi che regolano le interazioni delle particelle (cioè la teoria quantistica) si uniscano con le spiegazioni di come funziona la gravità (cioè la relatività generale).
Trovando misurazioni di come queste forze operino che non variano potrebbero aiutare a creare una grande teoria unificante funzionante (GUT). Un passo avanti per capire veramente come funziona l'Universo!
