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I nuovi risultati del Dark Energy Spectroscopic Instrument rivelano come le galassie si raggruppano nel corso della storia cosmica, allineandosi con la teoria della relatività generale di Einstein.
I ricercatori hanno utilizzato il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) per mappare quasi sei milioni di galassie in 11 miliardi di anni di storia cosmica, consentendo loro di studiare come le galassie si sono raggruppate nel tempo e di studiare la crescita della struttura cosmica.
Questa complessa analisi dei dati del primo anno del DESI fornisce uno dei test più rigorosi della teoria della relatività generale di Einstein.
La gravità ha plasmato il nostro cosmo. La sua influenza attrattiva ha trasformato piccole variazioni nella quantità di materia presente nell’Universo primordiale nei filamenti tentacolari di galassie che vediamo oggi. Un nuovo studio che utilizza il primo anno di dati del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) ha tracciato come questa struttura cosmica sia cresciuta negli ultimi 11 miliardi di anni, fornendo il test più preciso fino ad oggi di come si comporta la gravità su scale molto grandi.
DESI è uno strumento all’avanguardia in grado di catturare la luce di 5000 galassie contemporaneamente. È stato costruito, ed è gestito, con il finanziamento dell’Ufficio della Scienza del DOE.
DESI è montato sul telescopio da 4 metri della National Science Foundation Nicholas U. Mayall degli Stati Uniti presso il Kitt Peak National Observatory, un programma di NSF NOIRLab.
Il programma è ora al suo quarto di cinque anni di osservazione del cielo ed è impostato per osservare circa 40 milioni di galassie e quasar entro la fine del progetto.
Il progetto DESI è una collaborazione internazionale di oltre 900 ricercatori provenienti da oltre 70 istituzioni di tutto il mondo ed è gestito dal Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia.
Nel loro nuovo studio, i ricercatori del DESI hanno scoperto che la gravità si comporta come previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein.
Il risultato convalida il nostro modello principale dell’Universo e limita le possibili teorie della gravità modificata, che sono state proposte come modi alternativi per spiegare osservazioni inaspettate, come l’espansione accelerata del nostro Universo che è tipicamente attribuita all’energia oscura.
La collaborazione DESI ha condiviso i propri risultati in diversi articoli pubblicati oggi nel repository online arXiv.
La complessa analisi ha utilizzato quasi sei milioni di galassie e quasar e consente ai ricercatori di vedere fino a 11 miliardi di anni nel passato.
Con un solo anno di dati, DESI ha effettuato la misurazione complessiva più precisa della crescita della struttura cosmica, superando gli sforzi precedenti che hanno richiesto decenni per essere completati.
I risultati di oggi forniscono un’analisi estesa del primo anno di dati del DESI, che ad aprile ha realizzato la più grande mappa 3D del nostro Universo fino ad oggi e ha rivelato indizi che l’energia oscura potrebbe evolversi nel tempo.
I risultati di aprile hanno esaminato una particolare caratteristica del modo in cui le galassie si raggruppano, nota come oscillazioni acustiche barioniche (BAO).
La nuova analisi amplia l’ambito misurando come le galassie e la materia sono distribuite su scale diverse nello spazio. Lo studio ha anche migliorato i vincoli sulla massa dei neutrini, le uniche particelle fondamentali le cui masse non sono ancora state misurate con precisione.
I neutrini influenzano leggermente il modello di raggruppamento delle galassie, ma questo può essere misurato con la qualità dei dati DESI. I vincoli DESI sono i più rigorosi fino ad oggi, integrando i vincoli delle misurazioni di laboratorio.
Lo studio ha richiesto mesi di lavoro aggiuntivo e controlli incrociati. Come lo studio precedente, ha utilizzato una tecnica per nascondere il risultato agli scienziati fino alla fine, mitigando qualsiasi pregiudizio inconscio.
“Questa ricerca fa parte di uno dei progetti chiave dell’esperimento DESI: conoscere gli aspetti fondamentali del nostro Universo su larga scala, come la distribuzione della materia e il comportamento dell’energia oscura, così come gli aspetti fondamentali delle particelle”, afferma Stephanie Juneau, astronoma NSF NOIRLab e membro della collaborazione DESI. “Confrontando l’evoluzione della distribuzione della materia nell’Universo con le previsioni esistenti, tra cui la teoria della relatività generale di Einstein e le teorie concorrenti, stiamo davvero restringendo le possibilità sui nostri modelli di gravità”.
La collaborazione sta attualmente analizzando i primi tre anni di dati raccolti e prevede di presentare misurazioni aggiornate dell’energia oscura e della storia dell’espansione del nostro Universo nel prossimo anno. I risultati ampliati di DESI pubblicati oggi sono coerenti con la precedente preferenza dell’esperimento per un’energia oscura in evoluzione, aumentando l’attesa dell’analisi imminente.
“La materia oscura costituisce circa un quarto dell’Universo, e l’energia oscura costituisce un altro 70 per cento, e non sappiamo davvero cosa sia”, ha detto Mark Maus, uno studente di dottorato presso il Berkeley Lab e l’UC Berkeley che ha lavorato sulla teoria e sui modelli di convalida per la nuova analisi. “L’idea di poter scattare foto dell’Universo e affrontare queste grandi domande fondamentali è strabiliante”.
