Il telescopio Plank disegna la mappa di un nuovo Universo

Il telescopio Plank ci ha restituito, dopo 15 mesi di osservazione, una mappa dell’Universo che cambia le carte in tavola rispetto a ciò che avevamo sempre pensato sulla sua evoluzione.

Confermando dati ritenuti degli errori in osservazioni precedenti, il telescopio Plank  dell’Agenzia Spaziale Europea, mappando il fondo cosmico a microonde quando aveva “solo” 380.000 anni, ci ha dimostrato che il nostro modello attuale dell’inflazione dell’universo è tutt’altro che preciso.

Un nuovo modello di inflazione?

“La straordinaria qualità del ritratto dell’Universo neonato ottenuto da Planck ci permette di rimuovere uno a uno i suoi strati fino alle fondamenta. E quel che ne emerge è che il nostro modello del cosmo è ben lungi dall’essere completo. Un risultato reso possibile grazie a tecnologie uniche, sviluppate ad hoc dall’industria europea”, spiega Jean-Jacques Dordain, Direttore Generale dell’ESA.

Crediti ESA

 

 Una delle scoperte più sorprendenti è che, a grandi scale angolari, le fluttuazioni della temperatura della radiazione cosmica di fondo a microonde (o CMB, dall’inglese cosmic microwave background) non corrispondono a quelle previste dal modello standard: il loro segnale è meno intenso di quanto implicherebbe la struttura a scala angolare più piccola rivelata da Planck.

Non solo: le temperature medie nei due emisferi opposti del cielo presentano un’asimmetria. E questo è in contrasto con quanto predice il modello standard, secondo il quale l’Universo dovrebbe essere grosso modo simile in tutte le direzioni in cui lo osserviamo.

Oltre a ciò, c’è una regione fredda (cold spot) che si estende su una porzione di cielo molto più grande del previsto.

Le due anomalie dell’asimmetria e della regione fredda erano già state notate dal predecessore di Planck, la missione WMAP della NASA, ma erano state in gran parte ignorate per i dubbi che permanevano circa le loro origini cosmiche.

«La rilevazione di queste anomalie da parte di Planck scioglie ogni dubbio circa la loro realtà. Non è più possibile attribuirle a errori introdotti dalle misure: ci sono davvero. Ora dobbiamo riuscire a spiegarle in modo convincente», dice Paolo Natoli dell’Università degli Studi di Ferrara.

Un modo per spiegare le anomalie è quello di supporre che l’Universo, a scale maggiori di quelle che riusciamo a vedere, non sia in realtà uguale in tutte le direzioni. In un simile scenario, i raggi di luce della CMB potrebbero aver attraversato l’Universo seguendo una strada più complicata di quanto immaginavamo, dando così origine agli schemi inconsueti che stiamo osservando.

Età dell’universo, energia oscura, materia oscura e costante di Hubble

Dalla nuova mappa di plank gli scienziato hanno ricevuto anche conferme, ma sono anche altri i dati che sembravano prima acquisiti e che invece siamo costretti a rivedere.

Ad esempio spiegano gli scienziati che la materia normale, quella di cui sono fatte le stelle e le galassie, contribuisce per appena il 4,9% alla totalità della massa e della densità d’energia di cui è costituito Universo. La materia oscura – rilevata fino a oggi solo in modo indiretto, osservandone gli effetti gravitazionali – contribuisce per il 26,8%, quasi un quinto in più di quanto stimato in precedenza. Discorso opposto per l’energia oscura, una forza misteriosa ritenuta responsabile dell’accelerazione dell’espansione dell’Universo: il suo contributo è minore di quello che si pensava.

Infine, i dati di Planck permettono di assegnare un nuovo valore alla costante di Hubble, che indica la velocità alla quale l’Universo si sta oggi espandendo: 67,15 km/s/Mpc, dunque un valore significativamente inferiore rispetto a quello standard utilizzato in astronomia. Da questo numero si desume che l’età dell’Universo è di 13.82 miliardi di anni.

“Dopo vent’anni di lavoro e di attesa, è un’emozione straordinaria vedere in diretta l’universo neonato con una definizione senza precedenti. È un po’ come sbarcare per la prima volta su un continente ignoto”, dice Marco Bersanelli dell’Università degli Studi di Milano. “Le mappe di Planck portano i segni inequivocabili di processi che sono avvenuti nella prima frazione di secondo dopo l’inizio della storia cosmica, e ci sorprendono con alcune tracce impreviste la cui natura al momento sfugge a qualsiasi spiegazione”.

Plank e Higgs

“Una delle conferme più importanti offerte dai dati di Planck riguarda le fluttuazioni primordiali: quelle da cui si sono formate, nel tempo, le galassie, le stelle e tutte le strutture che osserviamo. Grazie a Planck, oggi sappiamo che quelle fluttuazioni obbediscono con grande precisione a una statistica gaussiana. Questo risultato rappresenta la più stringente conferma dell’inflazione. Ora occorre però comprendere che cosa l’abbia messa in moto, pochissimi istanti dopo il Big Bang”, osserva Nazzareno Mandolesi, membro del CdA dell’Agenzia Spaziale Italiana e associato INAF, responsabile dello strumento LFI di Planck. “Prendiamo la nuova particella identificata al CERN: se, come sembra, è davvero il bosone di Higgs, essa ha un ruolo fondamentale nel dare una massa a tutte le particelle elementari del modello standard. Ma potrebbe essere anche la misteriosa particella che scatena l’inflazione? Queste sono le domande con le quali una nuova fisica, situata all’intersezione fra cosmologia e fisica fondamentale, dovrà confrontarsi negli anni a venire”.