Quanto è buio l’universo? Lo rivelano le misurazioni di New Horizons

La sonda lanciata per esplorare Plutone si trova ora nello spazio profondo a più di 7,3 miliardi di chilometri  dalla Terra e misura tutta la luce di fondo dell’universo. È abbastanza lontana da essere privo di contaminazione luminosa dal bagliore della polvere di fondo nel nostro sistema solare. Ciò significa che la sonda è stata in grado di misurare l’oscurità dello spazio profondo, apparentemente nero come la pece.

 

 

Quanto è buio lo spazio profondo? Gli astronomi potrebbero aver finalmente risposto a questa domanda di lunga data attingendo alle capacità e alla posizione distante della sonda New Horizons della NASA, effettuando le misurazioni più precise e dirette di sempre della quantità totale di luce generata dall’universo.

Lanciata nel gennaio 2006, New Horizons ha sorvolato il pianeta nano Plutone nel luglio 2015, prima di passare vicino a un oggetto della fascia di Kuiper, Arrokoth, nel gennaio 2019.

Più di 18 anni dopo il lancio e nove anni dopo la sua storica esplorazione di Plutone, New Horizons si trova a più di 7,3 miliardi di chilometri dalla Terra, in una regione del sistema solare abbastanza lontana dal Sole da offrire i cieli più bui disponibili per qualsiasi telescopio esistente e da fornire un punto di osservazione unico da cui misurare la luminosità complessiva dell’universo lontano.

I risultati risolvono un enigma che ha lasciato perplessi gli scienziati sin dagli anni ’60, quando gli astronomi Arno Penzias e Robert Wilson scoprirono che lo spazio è pervaso da forti radiazioni a microonde, che si era previsto fossero rimaste dalla creazione dell’universo stesso.

Questo risultato ha portato all’assegnazione del Premio Nobel. Successivamente, gli astronomi hanno anche trovato prove di sfondi di raggi X, raggi gamma e radiazioni infrarosse che riempiono anche il cielo.

Rilevare lo sfondo di luce “ordinaria” (o visibile) – più formalmente chiamato fondo ottico cosmico, o COB – ha fornito un modo per sommare tutta la luce generata dalle galassie nel corso della vita dell’universo prima che il telescopio spaziale Hubble della NASA e il telescopio spaziale James Webb potessero vedere direttamente le deboli galassie di fondo.

Nell’era dei telescopi Hubble e James Webb, gli astronomi misurano il COB per rilevare la luce che potrebbe provenire da fonti diverse da queste galassie conosciute. Ma misurare l’emissione totale di luce dell’universo è estremamente difficile dalla Terra o da qualsiasi parte del sistema solare interno.

“Le persone hanno provato più e più volte a misurarla direttamente, ma nella nostra parte del sistema solare, c’è troppa luce solare e polvere interplanetaria riflessa che disperde la luce in una nebbia nebbiosa che oscura la debole luce proveniente dall’universo lontano”, ha detto Tod Lauer, un co-investigatore di New Horizons, astronomo della National Science Foundation NOIRLab di Tucson, Arizona e coautore del nuovo documento. “Tutti i tentativi di misurare la forza del COB dal sistema solare interno soffrono di grandi incertezze”.

Alla fine della scorsa estate, da una distanza 57 volte più lontana dal Sole rispetto alla Terra, New Horizons ha scansionato l’universo con il suo Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), raccogliendo due dozzine di campi di imaging separati.

LORRI stesso è stato intenzionalmente schermato dal Sole dal corpo principale della sonda – impedendo anche alla luce solare più fioca di entrare direttamente nella fotocamera sensibile – e i campi bersaglio sono stati posizionati lontano dal disco luminoso e dal nucleo della Via Lattea e dalle stelle luminose vicine.

Gli osservatori di New Horizons hanno utilizzato altri dati, presi nel lontano infrarosso dalla missione Planck dell’Agenzia Spaziale Europea, di campi con una densità di polvere diversa per calibrare il livello di quelle emissioni nel lontano infrarosso al livello della luce visibile ordinaria.

Ciò ha permesso loro di prevedere e correggere con precisione la presenza di luce della Via Lattea diffusa nella polvere nelle immagini COB.

Ma questa volta, dopo aver tenuto conto di tutte le fonti di luce conosciute, come le stelle di fondo e la luce diffusa da sottili nubi di polvere all’interno della Via Lattea, i ricercatori hanno scoperto che il livello rimanente di luce visibile era del tutto coerente con l’intensità della luce generata da tutte le galassie negli ultimi 12,6 miliardi di anni.

“L’interpretazione più semplice è che il COB sia completamente dovuto alle galassie”, ha detto Lauer. “Guardando al di fuori delle galassie, troviamo l’oscurità e nient’altro”.

“Questo lavoro appena pubblicato è un importante contributo alla cosmologia fondamentale, e davvero qualcosa che potrebbe essere fatto solo con un veicolo spaziale lontano come New Horizons”, ha detto il ricercatore principale di New Horizons Alan Stern, del Southwest Research Institute di Boulder, in Colorado.

“E dimostra che la nostra attuale missione estesa sta dando importanti contributi scientifici ben oltre l’intento originale di questa missione planetaria progettata per effettuare le prime esplorazioni spaziali ravvicinate di Plutone e degli oggetti della fascia di Kuiper”.

New Horizons è ora alla sua seconda missione estesa, che prevede l’imaging di oggetti distanti della fascia di Kuiper, la caratterizzazione dell’eliosfera esterna del Sole e importanti osservazioni astrofisiche dal suo punto di osservazione senza pari nelle regioni più lontane del sistema solare.