A seconda di dove guardiamo, l’universo si espande a velocità diverse. Ora, gli scienziati che utilizzano i telescopi spaziali James Webb e Hubble hanno confermato che questa osservazione non è dovuta a un errore di misurazione e che in realtà non sappiamo cosa stia accadendo.
Questo problema, noto come «tensione di Hubble», ha il potenziale di alterare o addirittura stravolgere completamente la cosmologia. Nel 2019, le misurazioni del telescopio spaziale Hubble hanno confermato che l’enigma era reale; Nel 2023, misurazioni più accurate del Webb hanno migliorato la discrepanza.
Ora, un triplo controllo effettuato da entrambi i telescopi lavorando insieme sembra aver escluso definitivamente la possibilità di qualsiasi errore di misurazione. Lo studio, pubblicato in Lettere dal giornale astrofisicosuggeriscono che potrebbe esserci qualcosa di gravemente sbagliato nella nostra comprensione dell’universo.
«Con gli errori di misurazione scartati, ciò che cade è la reale ed entusiasmante possibilità che abbiamo interpretato male l’universo», afferma Adam Riess, autore principale dello studio e professore di fisica e astronomia alla Johns Hopkins University.
Riess, Saul Perlmutter e Brian P. Schmidt hanno vinto il Premio Nobel per la fisica nel 2011 per la scoperta nel 1998 dell’energia oscura, la forza misteriosa dietro l’espansione accelerata dell’universo.
Costante di Hubble
Attualmente esistono due metodi “di riferimento” per scoprire la costante di Hubble, un valore che descrive la velocità di espansione dell’universo. Il primo riguarda l’esame delle piccole fluttuazioni del fondo cosmico a microonde (CMB), un’antica reliquia della prima luce dell’universo prodotta appena 380.000 anni dopo il Big Bang.
Tra il 2009 e il 2013, gli astronomi hanno mappato questo rumore a microonde utilizzando il satellite Planck dell’Agenzia spaziale europea per dedurre una costante di Hubble di circa 67 chilometri al secondo per megaparsec (km/s/Mpc).
Il secondo approccio utilizza stelle pulsanti note come variabili Cefeidi. Queste stelle, nella loro fase discendente, subiscono variazioni nei loro strati esterni di gas elio, che si espandono e si contraggono per assorbire e rilasciare la radiazione stellare, dando origine a un titolo periodico simile a quello dei fari lontani. Quando la sua luminosità aumenta, la sua frequenza cardiaca diminuisce, fornendo agli astronomi un modo per misurare la luminosità assoluta. Confrontando questo splendore con la luminosità osservata, gli scienziati possono stabilire una «scala cosmica delle distanze», che consente loro di penetrare sempre più in profondità nel passato dell’universo. Questa scala fornisce un valore preciso dell’espansione cosmica in base a come la luce delle Cefeidi si è allungata – o è diventata rossa –.
Ma è qui che inizia il mistero. Secondo le misurazioni delle variabili Cefeidi effettuate da Riess e dai suoi colleghi, la velocità di espansione dell’universo è di circa 74 km/s/Mpc: un valore incredibilmente alto se paragonato alle misurazioni di Planck.
Cosmologia in territorio sconosciuto
«Inizialmente alcuni scienziati pensavano che la disparità potesse essere il risultato di un errore di misurazione causato dalla mescolanza delle Cefeidi con altre stelle nell’apertura di Hubble. Ma nel 2023, i ricercatori utilizzeranno il Webb più accurato per confermare che, per i primi “peldaños” della scala cosmica, le misurazioni di Hubble erano corrette. Tuttavia rimaneva ancora la possibilità di precedenti agglomerazioni dell’universo nel passato.
Per risolvere questo problema, Riess e i suoi colleghi si sono basati sulle loro misurazioni precedenti, osservando 1000 stelle Cefeidi in cinque galassie ospiti distanti fino a 130 milioni di anni luce dalla Terra. Dopo aver confrontato i loro dati con quelli di Hubble, gli astronomi hanno confermato le loro precedenti misurazioni della costante di Hubble.
«Ora abbiamo coperto l’intero spettro di ciò che Hubble ha osservato e possiamo escludere con grande sicurezza che la causa della tensione di Hubble sia un errore di misurazione», afferma Riess. «La combinazione di Webb e Hubble ci offre il meglio di entrambi i mondi. Abbiamo scoperto che le misurazioni di Hubble continuano ad essere affidabili mentre saliamo più in alto sulla scala cosmica delle distanze».
In altre parole: la tensione nel cuore della cosmologia è qui per calmarsi… e il mistero continua.
Fonte: Webb/LiveSci. Edizione: deputato.
