Universo in 3D, realizzata la mappa più completa di sempre

L’analisi di milioni di galassie e di quasar ha permesso di ricostruire la più grande mappa in 3D dell’Universo visibile che sia mai stata realizzata. I ricercatori dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) hanno anche ricostruito le varie fasi di espansione dell’Universo e hanno misurato le varie differenze che ci sono nella Costante di Hubble. “Conosciamo abbastanza bene l’antica storia dell’Universo e la sua recente storia di espansione, ma c’è un divario problematico nel mezzo di 11 miliardi di anni”, afferma il cosmologo Kyle Dawson dell’Università dello Utah, che guida il team. “Per cinque anni, abbiamo lavorato per colmare questa lacuna e stiamo usando quelle informazioni per fornire alcuni dei più sostanziali progressi della cosmologia nell’ultimo decennio”. I nuovi risultati provengono dal Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), una collaborazione internazionale di oltre 100 astrofisici.
Galassie. Al centro dei nuovi risultati ci sono misurazioni dettagliate di oltre due milioni di galassie e quasar che coprono 11 miliardi di anni di tempo cosmico. Sappiamo che aspetto aveva l’Universo nella sua infanzia, grazie alle migliaia di scienziati di tutto il mondo che hanno misurato la quantità relativa di elementi creati subito dopo il Big Bang e che hanno studiato il Cosmic Microwave Background. Conosciamo anche la sua storia di espansione negli ultimi miliardi di anni dalle mappe della galassia e dalle misurazioni della distanza. “Nel loro insieme –  afferma Will Percival dell’Università di Waterloo, Survey Scientist di eBOSS –  analisi dettagliate della mappa eBOSS e i precedenti esperimenti SDSS hanno fornito le misurazioni più accurate della storia di espansione nel più vasto intervallo di tempo cosmico”. “Questi studi – ha aggiunto – ci consentono di collegare tutte queste misurazioni in una storia completa dell’espansione dell’Universo”. Uno sguardo ravvicinato alla mappa rivela i filamenti e i vuoti che definiscono la struttura nell’Universo, a partire dal tempo in cui l’Universo aveva solo circa 300.000 anni. Da questa mappa, i ricercatori misurano i modelli nella distribuzione delle galassie, che forniscono diversi parametri chiave del nostro Universo con una precisione migliore dell’uno percento. La storia cosmica che è stata rivelata in questa mappa mostra che circa sei miliardi di anni fa, l’espansione dell’Universo ha iniziato ad accelerare, e da allora ha continuato a diventare sempre più veloce.
Universo. Questa espansione accelerata sembra essere dovuta a una misteriosa componente invisibile dell’Universo chiamata “energia oscura”, coerente con la Teoria generale della relatività di Einstein, ma estremamente difficile da conciliare con la nostra attuale comprensione della fisica delle particelle. La combinazione delle osservazioni di eBOSS con gli studi dell’Universo nella sua infanzia rivela crepe in questa immagine dell’Universo. In particolare, la misurazione da parte del team eBOSS dell’attuale tasso di espansione dell’Universo (la “Costante di Hubble”) è inferiore di circa il 10 per cento rispetto al valore trovato dalle distanze dalle galassie vicine. L’elevata precisione dei dati di eBOSS significa che è altamente improbabile che questa discrepanza sia dovuta al caso, e la ricca varietà di dati di eBOSS ci offre molteplici modi indipendenti per trarre la stessa conclusione. “Solo con mappe come la nostra puoi davvero dire con certezza che c’è una discrepanza nella costante di Hubble”, afferma Eva-Maria Mueller dell’Università di Oxford, che ha guidato l’analisi per interpretare i risultati dell’intero campione SDSS. “Queste nuove mappe di eBOSS lo mostrano in modo più chiaro che mai.” Non esiste una spiegazione ampiamente accettata per questa discrepanza nei tassi di espansione misurati, ma una possibilità eccitante è che una forma precedentemente sconosciuta di materia o energia dell’Universo primordiale potrebbe aver lasciato una traccia nella nostra storia.