Spazio e Scienze

L’espansione dell’Universo ci porterà a una nuova Fisica?

L'Universo si sta espandendo a una velocità di molto superiore a quanto si pensasse. L'informazione arriva da uno studio condotto da un gruppo internazionale di ricercatori nell'ambito della collaborazione H0LiCOW, che ha effettuato una misurazione indipendente della costante di Hubble.

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Per capire l'argomento occorre ricordare almeno per sommi capi cosa sia questa costante. Si tratta di un parametro fondamentale della cosmologia contemporanea, che fornisce una grandezza che ci dà un'idea di quale dovrebbe essere il tasso di espansione dello Spazio come effetto derivato delle proprietà dello Spazio stesso e della materia, mediamente e su larga scala, nell'Universo in una certa epoca.

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Per scoprire gli elementi di novità di questa ricerca abbiamo chiesto l'intervento del professore Francesco Haardt, Professore di Fisica e Cosmologia, Dipartimento di Scienza e Alta Tecnologia, Università degli Studi dell'Insubria.

"Il progetto internazionale H0LiCOW mira a misurare la costante di Hubble (simbolo H_0, detta semplicemente "acca-zero"), cioè la velocità di espansione attuale dell'Universo, utilizzando una metodologia alternativa rispetto a quanto fatto finora, metodologia che sfrutta una delle predizioni della teoria della Relatività Generale di Einstein. La teoria prevede che la luce di una galassia lontana (la sorgente) venga deviata dal campo gravitazionale di altre galassie poste fra noi (l'osservatore) e la sorgente stessa".

Gravitational lens full

"Il fenomeno, noto come lente gravitazionale, viene correntemente osservato, e i dettagli della teoria permettono di legare le immagini multiple della sorgente alla costante di Hubble, in modo quasi indipendente dal valore di altri parametri cosmologici (ad esempio, alla densità totale di massa dell'Universo)".

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"Nella loro ricerca durata 13 anni su due sistemi di sorgente-lente, la collaborazione internazionale HoLiCOW ha misurato un valore della costante di Hubble di 71.9 km/s/Mpc (chilometri al secondo per megaparsec – un megaparsec è pari a circa 3,3 milioni di anni luce), con un'incertezza inferiore al 4%.

Come si diceva, esistono altri metodi completamente diversi per misurare acca-zero, e  mentre il risultato di HoLICOW è perfettamente consistente con le misure fatte usando le supernovae come indicatori di distanza, sembra invece non essere consistente con le misure fatte dal satellite Planck, che utilizza la radiazione cosmica di fondo nelle micro-onde per determinare i parametri cosmologici".

resto di supernova SN 1604  Keplers supernova
Resti di supernova SN 1604

"Il valore riportato dalla missione Planck, 67.8 km/s/Mpc, ha un'incertezza minore del 2%, e per quanto vicino non è, entro gli errori, consistente con le misure del progetto H0LiCOW riportate recentemente da Bonvin e collaboratori".

Frédéric Courbin dell'Ecole Polytechnique Fédérale di Losanna e membro del gruppo di ricerca ha spiegato che "questo metodo è il modo più semplice e diretto per misurare la costante di Hubble in quanto utilizza solo la geometria e la Relatività Generale, non altre ipotesi".

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Il risultato è che a quanto pare il nostro Universo non è solo sempre più grande, ma che si espande a un ritmo molto più alto di quanto si pensasse. Un'informazione che era già trapelata in passato da altri studi, fra cui quello del Premio Nobel Adam Riess, facendo uso delle variabili cefeidi. In questo nuovo caso si parla in prospettiva di "nuova Fisica", cosa significa?
 

Cosa significa tutto questo?

"Se la discrepanza fra queste misure fosse confermata si aprirebbero interessanti prospettive circa quella che i cosmologici chiamano 'nuova fisica'. Nel caso specifico, occorrerebbe ipotizzare l'esistenza di nuove particelle tuttora sconosciute nell'Universo primordiale. Ma l'eccitazione per una tale scoperta deve tenere conto di quella che chiamiamo 'la stima degli errori'.

Ogni misura fisica è soggetta ad errori, errori non dovuti all'imperizia degli scienziati, ma legati alla natura stessa della quantità misurata, o alla non perfetta conoscenza dell'apparato di misura. Questi ultimi, detti errori sistematici, sono i più subdoli, perché a volte sfuggono anche alle analisi più approfondite".

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"Nel caso che stiamo discutendo, un ruolo importante potrebbero forse averlo giocato errori sistematici "nascosti" nella misura di Planck, errori tali da renderla consistente con quella fatta utilizzando le lenti gravitazionali". 
 

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"La misura dei parametri cosmologici, e in particolare della costante di Hubble, è da sempre uno dei campi di ricerca fondamentali in astrofisica e cosmologia. La nuova misura effettuata utilizzando le lenti ci dice che esistono metodologie nuove e complementari rispetto a quelle utilizzate finora, e questo di per se è una scoperta molto importante. La ricerca prosegue incessante, novità non tarderanno ad arrivare, e scopriremo presto se Planck ha davvero scoperto l'esistenza di 'nuova fisica'".