Credito d'immagine: Chandra
Energia oscura. Esiste e quali sono le sue proprietà? Usando le immagini a grappolo di galassie dell'Osservatorio dei raggi X Chandra della NASA, gli astronomi hanno applicato un nuovo e potente metodo per rilevare e sondare l'energia oscura. I risultati offrono indizi intriganti sulla natura dell'energia oscura e sul destino dell'Universo. Il Marshall Center gestisce il programma Chandra.
Foto: Immagine composita dell'ammasso di galassie Abell 2029 (ottica: NOAO / Kitt Peak / J.Uson, D.Dale; radiografia: NASA / CXC / IoA / S.Allen et al.)
Gli astronomi hanno rilevato e sondato l'energia oscura applicando un nuovo e potente metodo che utilizza immagini di ammassi di galassie realizzate dall'Osservatorio dei raggi X Chandra della NASA. I risultati tracciano la transizione dell'espansione dell'Universo da una fase di decelerazione a una fase di accelerazione diversi miliardi di anni fa e forniscono indizi intriganti sulla natura dell'energia oscura e sul destino dell'Universo.
"L'energia oscura è forse il più grande mistero della fisica", ha affermato Steve Allen dell'Institute of Astronomy (IoA) dell'Università di Cambridge in Inghilterra, e leader dello studio. "In quanto tale, è estremamente importante fare un test indipendente della sua esistenza e proprietà."
Allen e i suoi colleghi hanno usato Chandra per studiare 26 ammassi di galassie a distanze corrispondenti a tempi di percorrenza leggeri compresi tra 1 e 8 miliardi di anni. Questi dati coprono il tempo in cui l'Universo ha rallentato dalla sua espansione originale, prima di accelerare di nuovo a causa dell'effetto repulsivo dell'energia oscura.
"Stiamo vedendo direttamente che l'espansione dell'Universo sta accelerando misurando le distanze di questi ammassi di galassie", ha affermato Andy Fabian anche dell'IoA, coautore dello studio. I nuovi risultati di Chandra suggeriscono che la densità di energia oscura non cambia rapidamente con il tempo e può anche essere costante, coerente con il concetto di "costante cosmologica" introdotto per la prima volta da Albert Einstein. In tal caso, si prevede che l'Universo continuerà a espandersi per sempre, in modo tale che in molti miliardi di anni sarà osservabile solo una minima parte delle galassie conosciute.
Se la densità di energia oscura è costante, si eviterebbero destini più drammatici per l'Universo. Questi includono il "Big Rip", dove l'energia oscura aumenta fino a quando le galassie, le stelle, i pianeti e infine gli atomi vengono infine fatti a pezzi. Anche il "Big Crunch", in cui l'Universo alla fine collassa su se stesso, sarebbe escluso.
La sonda di energia oscura di Chandra si basa sulla capacità unica delle osservazioni radiografiche di rilevare e studiare il gas caldo negli ammassi di galassie. Da questi dati, è possibile determinare il rapporto tra la massa del gas caldo e la massa della materia oscura in un ammasso. I valori osservati della frazione di gas dipendono dalla distanza assunta dal cluster, che a sua volta dipende dalla curvatura dello spazio e dalla quantità di energia oscura nell'universo.
Poiché i cluster di galassie sono così grandi, si pensa che rappresentino un giusto campione del contenuto di materia nell'universo. In tal caso, le quantità relative di gas caldo e materia oscura dovrebbero essere le stesse per ogni cluster. Usando questo presupposto, Allen e colleghi hanno regolato la scala della distanza per determinare quale si adatta meglio ai dati. Queste distanze mostrano che l'espansione dell'Universo stava inizialmente rallentando e poi ha iniziato ad accelerare circa sei miliardi di anni fa.
Le osservazioni di Chandra concordano con i risultati delle supernova, inclusi quelli dell'Hubble Space Telescope (HST), che per primi hanno mostrato l'effetto dell'energia oscura sull'accelerazione dell'Universo. I risultati di Chandra sono completamente indipendenti dalla tecnica della supernova - sia in lunghezza d'onda che gli oggetti osservati. Tale verifica indipendente è una pietra miliare della scienza. In questo caso aiuta a dissipare eventuali dubbi rimanenti sul fatto che la tecnica della supernova sia difettosa.
"Il nostro metodo Chandra non ha nulla a che fare con altre tecniche, quindi sicuramente non stanno confrontando le note, per così dire", ha dichiarato Robert Schmidt dell'Università di Potsdam in Germania, un altro coautore dello studio.
Si ottengono migliori limiti sulla quantità di energia oscura e su come varia nel tempo combinando i risultati dei raggi X con i dati della sonda di anisotropia a microonde Wilkinson della NASA (WMAP), che ha utilizzato le osservazioni della radiazione cosmica di fondo a microonde per scoprire prove di energia oscura nel primissimo universo. Usando i dati combinati, Allen e i suoi colleghi hanno scoperto che l'energia oscura costituisce circa il 75% dell'Universo, la materia oscura circa il 21% e la materia visibile circa il 4%.
Allen e i suoi colleghi sottolineano che le incertezze nelle misurazioni sono tali che i dati sono coerenti con l'energia oscura che ha un valore costante. I dati Chandra attuali, tuttavia, consentono la possibilità che la densità di energia oscura aumenti con il tempo. Studi più dettagliati con Chandra, HST, WMAP e con la futura missione Constellation-X dovrebbero fornire vincoli molto più precisi sull'energia oscura.
"Fino a quando non comprenderemo meglio l'accelerazione cosmica e la natura dell'energia oscura non possiamo sperare di capire il destino dell'Universo", ha dichiarato il commentatore indipendente Michael Turner, dell'Università di Chicago.
Il team che ha condotto la ricerca comprendeva anche Harald Ebeling dell'Università delle Hawaii e il compianto Leon van Speybroeck del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian. Questi risultati appariranno in un prossimo numero degli Avvisi mensili della Royal Astronomy Society.
Il Marshall Space Flight Center della NASA, Huntsville, in Alabama, gestisce il programma Chandra per l'Office of Space Science della NASA, Washington. Northrop Grumman di Redondo Beach, California, precedentemente TRW, Inc., è stato il principale appaltatore di sviluppo per l'osservatorio. L'Osservatorio Astrofisico Smithsonian controlla le operazioni scientifiche e di volo dal Centro radiografico Chandra di Cambridge, Massachussets.
Ulteriori informazioni e immagini sono disponibili su:
http://chandra.harvard.edu/
e
http://chandra.nasa.gov/
Fonte originale: Comunicato stampa della NASA
