Immagini dei due sistemi di lenti utilizzati in questo studio, B1608+656 e Rxj1131. Le lettere da A a D indicano immagini del quasar sullo sfondo, G1 e G2 sono le galassie che fungono da lenti (nell’immagine a sinistra), G è la galassia lente (nell’immagine a destra) che ha una galassia satellite, S. Crediti: Mpa.
Negli ultimi anni, i cosmologi hanno sempre più utilizzato le lenti gravitazionali per misurare le distanze, sfruttando il fatto che, in un sistema di immagini multiple, un osservatore vedrà i fotoni arrivare da direzioni diverse in momenti diversi a causa della differenza nelle lunghezze del percorso ottico per le varie immagini. Questa misurazione fornisce pertanto una dimensione fisica della lente e il confronto con la dimensione osservata in cielo permette di stimare la distanza geometrica chiamata distanza di diametro angolare. Tali misurazioni di distanza in astronomia sono alla base della misura della costante di Hubble.
«Esistono diversi modi per misurare le distanze nell’universo, in base alla nostra conoscenza dell’oggetto la cui distanza si vuole misurare», spiega Sherry Suyu (Mpa/Tum), esperto mondiale nell’uso delle lenti gravitazionali per determinare la costante di Hubble. «Una tecnica ben nota è la distanza di luminosità che utilizza esplosioni di supernove; tuttavia, occorre adottare un calibratore esterno della scala della distanza assoluta. Con la nostra analisi dei sistemi di lenti gravitazionali possiamo fornire un vincolo completamente nuovo e indipendente per questo metodo».
Il team ha utilizzato due potenti sistemi di lenti gravitazionali – B1608+656 e Rxj1131 – in ciascuno dei quali sono evidenti quattro immagini di una galassia sullo sfondo, con una o due galassie in primo piano che agiscono come lenti. Questa configurazione relativamente semplice ha permesso agli scienziati di produrre un modello di lente accurato e quindi di misurare le distanze di diametro angolare con una precisione dal 12 al 20 per cento per ogni lente. Queste distanze sono quindi state usate come riferimento per 740 supernove riportate nel catalogo pubblico Joint Light-curve Analysis dataset.
Diagramma di Hubble derivato, utilizzando i due sistemi di lenti (punti rossi e gialli) come ancore per le supernovae 740 nel set di dati JLA. Crediti: Mpa.
«Per costruzione, il nostro metodo è insensibile ai dettagli del presunto modello cosmologico», afferma Inh Jee (Mpa), che ha fatto l’analisi statistica e ha combinato i dati della supernove con le distanze della lente. «Abbiamo ottenuto un valore abbastanza elevato per la costante di Hubble e, sebbene la nostra misurazione abbia una maggiore incertezza rispetto ad altri metodi diretti, il valore trovato è dominato dall’incertezza statistica perché utilizziamo solo due sistemi di lenti». Il valore per la costante di Hubble basato su questa nuova analisi è 82 +/- 8 chilometri al secondo per megaparsec, coerente con i valori derivati dalla scala delle distanze che utilizzano candele standard, nonché con i valori delle distanze di ritardo, in cui sono stati utilizzati altri sistemi di lenti gravitazionali per determinare direttamente la costante di Hubble.
«Ancora una volta, questa nuova misurazione conferma che sembra esserci una differenza sistematica nei valori ottenuti per la costante di Hubble derivata direttamente da sorgenti locali o intermedie e indirettamente dal fondo cosmico a microonde», afferma Eiichiro Komatsu, direttore di Mpa, che ha supervisionato questo progetto. «Se confermato da ulteriori misurazioni, questa discrepanza richiederebbe una revisione del modello cosmologico standard».
Variabilità osservata nel sistema di lenti gravitazionali B1608+656. Le lettere da A a D indicano immagini del quasar sullo sfondo, G sono le galassie che fungono da lenti. Le frecce indicano un bagliore visto a tempi diversi nelle quattro immagini. Crediti: Suyu, Fassnacht, Nrao/Aui/Nsf
Per saperne di più:
- Leggi su Science l’articolo “A measurement of the Hubble constant from angular diameter distances to two gravitational lenses” di I. Jee, S.H. Suyu, E. Komatsu, et al.