Energia oscura: nuove evidenze schiaccianti

Agli investigatori arriva una ulteriore prova diretta dell’esistenza dell’energia oscura, quella forza di natura sconosciuta che sta accelerando l’espansione dell’Universo. Questa volta, l’indizio è stato trovato nella radiazione cosmica di fondo.

Circa 400000 anni dopo il Big Bang, quando la temperatura era scesa a sufficienza da permettere agli elettroni di legarsi ai nuclei atomici, l’Universo divenne trasparente alla radiazione e i fotoni primordiali iniziarono a vagare liberi, raffreddandosi progressivamente man mano che le loro lunghezze d’onda si allungavano con l’espansione dello spazio. Oggi irradiano nel microonde, a una temperatura di 2.7 Kelvin, producendo un “rumore di fondo”, che possiamo ancora udire ugualmente presente in tutte le direzioni. Nonostante questa radiazione di fondo sia definita uniforme, cioè di uguale intensità, si registrano minuscole fluttuazioni della temperatura, sulla scala di uno su un milione, seguendo una distribuzione gaussiana*.

Ora però la ricerca di un gruppo di astronomi dell’Università di Berkeley in California, pubblicata su Physical Review Letters, ha rilevato fluttuazioni nella radiazione di fondo che non seguono la distribuzione normale. Tali deviazioni, osservate con l’Atacama Cosmology Telescope in Cile, sono causate da interazioni con macrostrutture nell’universo, come ammassi di galassie. “In media, si stima che un fotone della radiazione di fondo incontri circa 50 macrostrutture prima di raggiungere il nostro telescopio,” dice Sudeep Das, un componente del team. “L’influenza gravitazionale di ognuna di queste macrostrutture, dominate da quantità massicce di materia oscura, deflette il percorso del fotone”. Questo processo, detto “lensing”, porta complessivamente a una deflessione di circa 3 minuti d’arco (un ventesimo di grado).

In un secondo paper, pubblicato sulla medesima rivista, lo stesso Das, insieme a Blake Sherwin della Princeton University e Joanna Dunkley della Oxford University, utilizza questi risultati per verificare l’esistenza della energia oscura.

L’energia oscura, in quanto causa di espansione dello spazio, si oppone alla gravità, e quindi al processo di formazione di strutture nell’universo. Pertanto, se questa forza espansiva esiste, le strutture nel cosmo saranno molto meno numerose del previsto. L’entità del lensing subito dalla radiazione di fondo rispecchia il numero di macrostrutture presenti nell’universo: più numerose le macrostrutture, maggiore sarà il lensing, e pertanto maggiori le deviazioni osservate nelle fluttuazioni della temperatura, rispetto alla distribuzione gaussiana originale. Dunque, l’analisi dell’entità della deflessione della radiazione di fondo può indicare se l’energia oscura sia veramente in azione.

Dai risultati del secondo studio sembra proprio di sì! “Osserviamo un lensing troppo piccolo per un universo senza energia oscura”,” afferma Sherwin. “In realtà, la quantità di lensing che osserviamo è in accordo con la quantità di energia oscura che ci aspetteremmo di avere, in base ad altre misurazioni.”

Queste scoperte potrebbero anche contribuire a comprendere la distribuzione della materia oscura nel cosmo su larga scala. La materia oscura esercita gli stessi effetti gravitazionali della materia ordinaria, ma non interagisce con la radiazione elettromagnetica, e quindi non può essere direttamente osservata. “Esistono molte simulazioni, ma poche osservazioni di come sia strutturata lamateria oscura nel cosmo,” spiega Stephen Boughn, cosmologo al Haverford College, USA:. “Tuttavia, poiché il lensing della radiazione di fondo dipende da come è distribuita la materia oscura, esperimenti futuri per misurare queste distorsioni nella radiazione di fondo dovrebbero essere in grado di chiarire come essa sia distribuita su larga scala.”

Fonte: Astronomia.com
*=In teoria della probabilità la distribuzione normale, o Gaussiana dal matematico tedesco Carl Friederich Gauss, è una distribuzione di probabilità continua che è spesso usata come prima approssimazione per descrivere variabili casuali a valori reali che tendono a concentrarsi attorno a un singolo valor medio.