L’Universo si espande velocemente, ma quanto? C’è un parametro fondamentale nella cosmologia moderna che misura proprio questo valore, cioè l’accelerazione dell’Universo, ed è la costante di Hubble. Un gruppo internazionale di astronomi della collaborazione H0LiCOW, guidata da Sherry Suyu, ha utilizzato Hubble di NASA ed ESA e altri telescopi per cercare di definire questa costante tramite l’effetto gravitazionale di 5 galassie. La lente gravitazionale è uno dei metodi indiretti per osservare oggetti talmente lontani da essere impossibili da osservare con gli strumenti da terra o dallo spazio. È il fenomeno per cui la luce di una galassia distante è deviata dall’influenza gravitazionale di una galassia più vicina a chi osserva, che agisce appunto come una lente e fa apparire la galassia (o un altro oggetto spaziale) alle sue spalle più grande e più luminosa. Per ottenere questo risultato è necessario che la galassia più distante sia quasi perfettamente situata dietro la “galassia lente”.
Cinque dei migliori quasar osservati grazie alla tecnica della lente gravitazionale. Crediti: ESA, NASA, Suyu et al.
Le 5 galassie studiate dai ricercatori sono posizionate esattamente tra la Terra e altrettanti quasar (nuclei galattici attivi molto luminosi) distanti da noi. La luce proveniente da questi quasar viene piegata attorno alla massa delle galassie lenti a causa della forte attrazione gravitazionale. Come risultato vengono prodotte numerose immagini di quasar sullo sfondo, alcuni dei quali sembrano formare degli archi luminosi.
I valori ottenuti dal team di Suyu sono diversi da quelli misurati con il satellite Planck, che in ogni caso misura la costante di Hubble osservando la radiazione cosmica di fondo e non galassie, stelle e quasar. La velocità dell’espansione dell’Universo viene misurata in modi diversi con precisione sempre più accurata, e le eventuali discrepanze tra le diverse teorie potranno portare la fisica al di là della nostra attuale conoscenza dell’Universo, ha spiegato Suyu.
Dato che le galassie non creano distorsioni perfettamente sferiche e le lenti gravitazionali e i quasar non sono esattamente allineati, la luce dei diversi quasar di sfondo segue percorsi luminosi con lunghezze leggermente diverse. La luminosità dei quasar varia col tempo e i ricercatori possono vedere le diverse immagini con ritardi che dipendono dalle lunghezze dei percorsi adottati dalla luce. Questi ritardi sono direttamente collegati al valore della costante di Hubble. «Il nostro metodo è il modo più semplice e diretto per misurare la costante di Hubble, in quanto utilizza solo la geometria e la relatività generale, non altre ipotesi», ha spiegato Frédéric Courbin dell’EPFL, in Svizzera. Sfruttando questi ritardi si è arrivati a determinare la costante di Hubble con una precisione di circa il 3,8 per cento. Il risultato ottenuto dal team H0LiCOW è di 71.9 ± 2.7 chilometri al secondo per megaparsec: un valore di velocità d’espansione dell’universo superiore a quello derivato da Planck (66.93 ± 0.62 km/s per megaparsec) misurando la radiazione del fondo cosmico.
Suyu ha concluso dicendo che «la costante di Hubble è fondamentale per l’astronomia moderna, perché può aiutare a verificare se la nostra immagine dell’Universo – composto da energia oscura, materia oscura e materia normale – è corretta o se, al contrario, manca qualcosa di fondamentale».
Per saperne di più:
- “H0LiCOW I. H0 Lenses in COSMOGRAIL’s Wellspring: Program Overview”, by Suyu et al.
- “H0LiCOW II. Spectroscopic survey and galaxy-group identification of the strong gravitational lens system HE 0435−1223”, by Sluse et al.
- “H0LiCOW III. Quantifying the effect of mass along the line of sight to the gravitational lens HE 0435−1223 through weighted galaxy counts”, by Rusu et al.
- “H0LiCOW IV. Lens mass model of HE 0435−1223 and blind measurement of its time-delay distance for cosmology”, by Wong et al
- “H0LiCOW V. New COSMOGRAIL time delays of HE 0435−1223: H0 to 3.8% precision from strong lensing in a flat ΛCDM model”, by Bonvin et al.
Guarda il servizio video su INAF-TV: