Immagine composta sovrapponendo scatti ai raggi X realizzati con Chandra e scatti in banda ottica ripresi da Hubble e SDSS. Crediti: immagini ai raggi X: NASA/CXC/Univ. of Alabama/A. Morandi et al; immagini in banda ottica: SDSS, NASA/STScI
È stato di recente pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society uno studio condotto per indagare il ruolo dell’energia oscura nell’universo. Lo studio ha preso in esame l’emissione in banda X, ottica e ad altre lunghezze d’onda di un campione di ammassi di galassie situati a diverse distanze dalla Terra, con un range variabile dai 760 milioni agli 8,7 miliardi di anni luce dal nostro pianeta. Così da includere nel campione anche ammassi risalenti all’epoca in cui l’energia oscura ha cominciato a fornire il suo contributo accelerando la velocità dell’espansione dell’universo.
Il primo autore dello studio è Andrea Morandi, ricercatore italiano approdato in Alabama, all’Università di Huntsville, dove si occupa dello studio degli oggetti astronomici grazie alla messa a sistema di osservazioni effettuate nella banda dei raggi X con quelle effettuate ad altre frequenze sui medesimi oggetti.
Combinando immagini in banda X riprese dall’Osservatorio per raggi X Chandra della NASA con immagini in banda ottica scattate da Hubble e dalla Sloan Digital Sky Survey su quattro degli ammassi interessati dalla survey, è stata realizzata l’immagine che vedete in apertura. I quattro ammassi fanno parte di un ampio monitoraggio effettuato su oltre 300 cluster di galassie per indagare la dark energy, quella misteriosa energia con cui i cosmologi spiegano l’espansione accelerata dell’universo alla base del modello standard lambda-CDM.
I ricercatori hanno applicato una nuova metodologia, sfruttando il fatto che le osservazioni mostrano come i confini esterni dei cluster di galassie, le più grandi strutture tenute insieme da legami gravitazionali nell’universo, mostrino profili e dimensioni simili se osservati nella loro emissione di raggi X. Ovvero, come gli ammassi più massicci non siano altro che versioni in scala di quelli meno massicci: una proprietà, questa, nota come “effetto matrioska” (Russian Doll).
Ora, la quantità di materia nell’universo, per la maggior parte materia oscura, e le proprietà dell’energia oscura – ovvero ciò che gli astronomi chiamano parametri cosmologici – influenzano il tasso di espansione dell’universo, quindi come le distanze reciproche fra gli oggetti cambiano in relazione al tempo. Se i parametri cosmologici utilizzati non fossero corretti, e si stimasse per eccesso la velocità di allontanamento d’un ammasso di galassie, a causa dell’effetto matrioska esso dovrebbe apparirci più grande e più debole di quanto in realtà non sia. Se, al contrario, la velocità d’allontanamento fosse invece stimata per difetto rispetto a quella effettiva, esso apparirebbe più piccolo e brillante di quanto dovrebbe essere secondo il modello cosmologico standard.
I risultati dello studio confermano quanto teorizzato in precedenza, ovvero che la quantità di energia oscura è rimasta costante nell’universo nel corso di miliardi di anni. E sembrano anche suggerire che l’ipotesi più adeguata per spiegare l’energia oscura sia quella della “costante cosmologica” di Einstein, equivalente all’energia del vuoto.
Andrea Morandi, dall’Italia all’Alabama, da Bologna a Huntsville, inseguendo la passione per i misteri dell’universo: tra tutti la materia e l’energia oscura
Per capire meglio le basi del suo studio, Media INAF ha raggiunto Andrea Morandi in quel di Hunstsville.
Come siete riusciti a scoprire che la quantità di energia oscura non è variata nel corso di miliardi di anni, se non è ancora chiaro cosa sia, questa energia oscura?
«Studiando il suo effetto sull’espansione accelerata dell’Universo, che è guidata dall’energia oscura su larga scala. Se l’energia oscura non fosse costante con il tempo cosmico, l’universo si espanderebbe troppo velocemente o lentamente rispetto alle misurazioni».
Ma che ci fa un astronomo italiano in Alabama?
«Sono dovuto emigrare dopo il dottorato a Bologna in cerca di un lavoro nella ricerca. Ho avuto un postdottorato prima a Copenaghen, poi a Tel Aviv, Indiana e ora sono arrivato in Alabama. Dove voglio andare? Vedremo, per il momento mi godo la musica country e il calduccio dell’Alabama!»
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Probing dark energy via galaxy cluster outskirts” di A. Morandi e M. Sun.