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Nuovi risultati rafforzano la “tensione di Hubble”, suggerendo la necessità di ripensare il nostro modello dell’universo.
Un team di astronomi che utilizza una varietà di telescopi terrestri e spaziali, incluso l’Osservatorio W. M. Keck a Maunakea, Isola delle Hawaiʻi, ha effettuato una delle misurazioni indipendenti più precise finora su quanto velocemente l’universo si stia espandendo, approfondiscando ulteriormente la divisione su uno dei più grandi misteri della cosmologia moderna.
Utilizzando dati raccolti dal Cosmic Web Imager (KCWI) dell’Osservatorio Keck, così come dal James Webb Space Telescope (JWST) della NASA, dal Hubble Space Telescope (HST), dal Very Large Telescope (VLT) e dai ricercatori dell’Organizzazione Europea per la Ricerca Astronomica nell’Emisfero Sud (ESO) hanno confermato indipendentemente che il tasso attuale di espansione dell’universo, noto come costante di Hubble (H₀), non corrisponde ai valori previsti dalle misurazioni dell’universo quando era molto più giovane.
La scoperta rafforza quella che gli scienziati chiamano la “tensione di Hubble”, un disaccordo cosmico che potrebbe indicare una nuova fisica che governa l’universo.
“Quello che molti scienziati sperano è che questo possa essere l’inizio di un nuovo modello cosmologico”, ha detto Tommaso Treu, Professore Distinto di Fisica e Astronomia all’Università della California a Los Angeles e uno degli autori dello studio pubblicato su Astronomy and Astrophysics.
“Questo è il sogno di ogni fisico. Trovare qualcosa che non va nella nostra comprensione così da poter scoprire qualcosa di nuovo e profondo,” ha aggiunto Simon Birrer, Professore Associato di Fisica presso la Stony Brook University e uno degli autori corrispondenti dello studio.
Una costante in questione continuamente messa in discussione
Coniato dall’astronomo Edwin Hubble, che lo calcolò per la prima volta nel 1929, la costante di Hubble è la velocità con cui l’universo si espande. Questo numero rivela non solo la velocità attuale di crescita dell’universo, ma anche la sua età e storia.
Eppure, quasi un secolo dopo, gli scienziati non riescono ancora a mettersi d’accordo sul suo valore esatto.
La Costante di Hubble può essere misurata in due modi: uno sonda l’universo in tempi antichi e un altro sondando l’universo nei periodi vicini a oggi.
La misurazione dell’universo primordiale, che utilizza modelli cosmologici per fornire indirettamente il tasso di espansione attuale dell’universo, favorisce un tasso di espansione di ~67 km/s/Mpc; e quella dell’universo tardo (vicino), che misura l’universo locale così come esiste oggi, favorisce un tasso di espansione di 73 km/s/Mpc.
Le misurazioni basate sull’universo vicino differiscono dalle previsioni fatte dall’universo primordiale, dando origine a quella che è famosa come la Tensione di Hubble.
Confermare questa tensione costringerebbe gli scienziati a ripensare la stessa composizione del cosmo; forse rivelando nuove particelle, o prove di una fase di “energia oscura precoce” che accelerò brevemente l’espansione dopo il Big Bang. Poiché le implicazioni sono così profonde, gli astronomi sottolineano l’importanza di più metodi indipendenti per incrociare il risultato.
“Questo è significativo perché la cosmologia così come la conosciamo potrebbe essere difettosa,” ha detto John O’Meara, Capo Scienziato e Vice Direttore dell’Osservatorio Keck. “Se è vero che la Tensione di Hubble non è un errore nelle misurazioni, dovremo inventare nuova fisica.”
Un nuovo modo di misurare l’universo
Per effettuare questa misura precisa, il team utilizza un metodo chiamato cosmografia a ritardo temporale.
Proprio come uno specchio della casa delle spettacole piega e distorce i riflessi, le galassie massicce piegano la luce di galassie e quasar più lontani, producendo molteplici immagini dello stesso oggetto.
Quando la luminosità dell’oggetto lontano cambia, gli astronomi possono misurare quanto tempo impiega a far comparire tali variazioni in ogni immagine.
Questi “ritardi temporali” agiscono come parametri cosmici — permettendo agli scienziati di calcolare le distanze attraverso l’universo e, in ultima analisi, determinare quanto velocemente si sta espandendo.
La potente spettroscopia di KCWI era essenziale per la misurazione.
Osservando il moto delle stelle all’interno delle galassie lente, lo strumento rivela quanto siano massicce quelle galassie e quanto fortemente pieghino la luce, informazioni fondamentali per individuare la Costante di Hubble.
“La svolta chiave si basava sul moto delle stelle nelle galassie con lente misurato tramite spettroscopia Keck/JWST/VLT per affrontare la principale fonte di incertezza, nota come degenerazione del foglio di massa. Il risultato si basa anche su un lavoro collaborativo a lungo termine tra osservatori, incluse misurazioni di ritardo temporale da 20 anni di dati fotometrici ottenuti presso l’ESO in Cile,” ha dichiarato Anowar Shajib, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Chicago e autore corrispondente dello studio.
La Ricerca Continua
La misurazione del team raggiunge attualmente il 4,5% di precisione — un’impresa straordinaria, ma non ancora sufficiente a confermare la discrepanza senza dubbio.
Il prossimo obiettivo è perfezionare quella precisione a un livello superiore all’1,5%, un livello di certezza “probabilmente più preciso di quanto la maggior parte delle persone sappia quanto siano alti”, ha osservato Martin Millon, borsista post-dottorato all’ETH di Zurigo e terzo autore corrispondente dello studio.
