La mappa della anisotropie della radiazione cosmica di fondo ottenuta dai dati di Planck (ESA)
La musica del Big Bang sembra un po’ carente nelle armoniche più basse? Ebbene, potrebbe essere un prezioso indizio dell’inizio della fase d’inflazione. Questa l’intuizione che ha consentito a un ricercatore dell’INAF di Bologna, Alessandro Gruppuso, insieme al collega Augusto Sagnotti della Scuola Normale Superiore di Pisa, d’entrare nella ristretta rosa di scienziati selezionati quest’anno per la Menzione d’onore dalla Gravity Research Foundation. Nata per incoraggiare studi e invenzioni contro la gravità, la fondazione istituita dall’imprenditore Roger Babson nel 1948 ha perso da tempo la sua aura eccentrica, promuovendo sempre più, nel corso degli anni, le ricerche sulla gravità. Tra i premiati, scienziati del calibro di Stephen Hawking, Roger Penrose e George Smoot.
Come fosse una grande chitarra, la radiazione cosmica di fondo a microonde (CMB) ha il suo “spettro del suono”, quell’avvicendarsi infinito di picchi a ben determinate frequenze, o armoniche. Proprio in questo spettro (definito spettro angolare di potenza) la radiazione nasconde moltissime informazioni cosmologiche sulla nascita e la vita in espansione del nostro universo.
Nel loro lavoro, Gruppuso e Sagnotti ipotizzano che l’anomalia – quella “carenza nelle frequenze più basse” di cui si parlava prima – dello spettro angolare di potenza della CMB, osservata dagli esperimenti WMAP e Planck, potrebbe essere legata alla fase iniziale dell’inflazione. «Nelle formule dello spettro di potenza è stato introdotto un parametro D (delta) atto a descrivere l’inizio della fase inflazionaria. Avere una rilevazione statisticamente significativa di quel parametro, quindi un suo valore non nullo», spiega Gruppuso, «equivale a rilevare l’inizio dell’inflazione, e di conseguenza ammettere l’esistenza di una fase antecedente all’inflazione».
Una delle teorie che spiega l’inizio dell’inflazione è la Teoria delle stringhe, e l’introduzione del parametro delta risulta “naturale” quando questa teoria viene applicata a un contesto cosmologico. Tenendo in conto questo parametro, il modello teorico che descrive lo spettro di potenza della CMB mostra la stessa anomalia dei punti ottenuti dalle osservazioni con i satelliti WMAP e Planck. L’inverso di delta dà inoltre come informazione la scala fisica (il quando nella storia dell’universo) a cui l’inflazione ebbe inizio.
L’anomalia osservata nei dati potrebbe essere imputabile anche ad altre teorie non ancora esplorate, ma in ogni caso è molto probabile che non sia dovuta a errori artificiali o a effetti spuri non tenuti in considerazione. È inoltre altamente improbabile che due esperimenti indipendenti quali WMAP e Planck possano introdurre il medesimo effetto nelle osservazioni. Una caratteristica peculiare di questa anomalia è il fatto di diventare più evidente osservando porzioni di cielo sempre più lontane dal piano galattico. «Ci si chiede, è un caso o un effetto fisico? Questa domanda merita ulteriori approfondimenti, magari con dati più recenti di Planck», conclude Gruppuso.
Per saperne di più:
- Leggi l’articolo “Observational Hints of a Pre–Inflationary Scale?”, di A. Gruppuso e A. Sagnotti