Un gruppo di ricercatori hanno pubblicato su Science una lista di supernovae di tipo Ia (SN-Ia) che potranno essere utilizzate per misurare al meglio le distanze cosmiche e, quindi, per determinare il ritmo a cui si sta espandendo lo spazio. Grazie all’analisi dei dati forniti dal satellite GALEX (Galaxy Evolution Explorer) della NASA, gli autori sostengono nel loro articolo che questo insieme di supernovae, che avvengono in prossimità delle stelle giovani, permette di ricavare la loro distanza con una precisione due volte migliore rispetto a quanto ottenuto in precedenza.
«Abbiamo scoperto una popolazione di SN-Ia la cui luminosità dipende in maniera molto precisa dal ritmo con cui diminuisce l’intensità della radiazione, il che permette di misurare la loro distanza con una precisione elevata», spiega Patrick Kelly dell’University of California, a Berkeley e autore principale dello studio. «Inoltre, abbiamo trovato che queste supernovae si trovano vicine ad una popolazione di stelle giovani e calde».
Questi risultati sono di fondamentale importanza perchè possono essere utilizzati per ricavare ulteriori indizi sull’energia oscura, uno dei misteri più grandi della cosmologia moderna. L’energia oscura è la principale indiziata responsabile dell’accelerazione dell’espansione cosmica, un fenomeno che fu scoperto nel 1998. La chiave per misurare questa accelerazione è data proprio dalle supernovae Ia, che rappresentano per gli astronomi una sorta di “lampadina cosmica”. Immaginiamo, ad esempio di allineare un certo numero di lampadine da 60 Watt lungo un campo di calcio e di stare ad una estremità. E’ ovvio che la luce della lampadina più distante non apparirà così brillante come quella più vicina a noi, a causa della sua distanza. Ma dato che conosciamo la sua luminosità possiamo utilizzare la variazione della sua luminosità secondo una legge matematica per ricavare la sua distanza.
Le supernovae di tipo Ia vengono chiamate “candele standard” perché emettono in maniera consistente la stessa quantità di luce. Il meccanismo fisico che causa l’esplosione della stella non è ancora chiaro e le esplosioni, che illuminano la galassia ospite, non avvengono sempre in maniera uniforme. Esse possono differire considerevolmente in funzione di diversi fattori che sembrano essere correlati all’ambiente in cui si trova la stella e alla sua storia evolutiva. È un pò come se la nostra lampadina di 60 Watt emettesse una luce di 55 Watt, falsando così la misura.
L’immagine della Sloan Digital Sky Survey mostra 6 supernovae di tipo Ia nelle rispettive galassie ospiti. Da sinistra a destra e dall’alto in basso: NGC 6038 (SN 1999cc), UGC 5234 (SN 2003W), A112539+2249 (SN 2004as), A225942-0000 (SN 2005ku), M+05-54-41 (SN 2006en), UGC 14 (SN 2006sr), UGC 8162 (SN 2007F) e IC 807 (SN 2007cp). Credit: SDSS
Kelly e il suo team hanno studiato l’attendibilità di questo metodo analizzando l’ambiente in cui si trovano un centinaio di supernovae Ia utilizzando i dati di GALEX che opera nella banda dell’ultravioletto (UV). Le popolazioni di stelle calde e giovani emetteranno una maggiore radiazione UV perciò GALEX riesce a distinguere le componenti galattiche più giovani da quelle più vecchie. I risultati di questo studio suggeriscono che le supernovae Ia associate alle stelle giovani e calde rappresentano gli indicatori di distanze cosmiche più attendibili rispetto alle loro controparti. «Molto probabilmente, queste esplosioni sono il risultato di giovani nane bianche», dice Kelly.
«GALEX ha esplorato l’intero cielo, permettendo così di identificare più facilmente queste ‘candele standard’ e di individuare le prossime esplosioni stellari», aggiunge Don Neill, un membro del team GALEX al California Institute of Technology in Pasadena che non ha partecipato allo studio. «Qualsiasi ottimizzazione che sarà eseguita su questo metodo avrà un impatto diretto sulle teorie che tentano di descrivere l’energia oscura, permettendoci, si spera, di capire i segreti di questa misteriosa forza responsabile dell’espansione accelerata dell’Universo».
Dunque, focalizzandosi su questa particolare classe di esplosioni stellari, gli astronomi saranno ora in grado di realizzare misure ancora più precise della scala delle distanze cosmologiche. Infine, secondo gli autori, questo metodo permetterà di esplorare lo spazio fino a 6 miliardi di anni luce, o forse più.
Science: P. Kelly et al. – Distances with <4% precision from type Ia supernovae in young star-forming environments