Un nuovo studio propone di sfruttare le lenti gravitazionali multiple per calcolare in modo più preciso l’espansione dell’Universo.
Nel 1929 Edwin Hubble pubblicò la prima prova concreta che l’universo si sta espandendo. Attingendo ai dati di Vesto Slipher e Henrietta Leavitt, Hubble dimostrò una correlazione tra distanza galattica e spostamento verso il rosso: più una galassia era distante, più la sua luce appariva spostata verso l’estremità rossa dello spettro. Ora sappiamo che ciò è dovuto all’espansione cosmica, lo spazio stesso si sta espandendo e fa sembrare che galassie lontane si allontanino da noi. Il tasso di questa espansione è noto come parametro di Hubble e, sebbene abbiamo una buona idea del suo valore, c’è ancora un po’ di incertezza tra i diversi risultati, per questo un gruppo di scienziati sostiene che c’è un nuovo modo di misurare l’espansione dell’Universo che potrebbe mettere d’accordo tutti.
L’espansione cosmica
Una delle incertezze riscontrate è data dal fatto che possiamo misurare l’espansione cosmica soltanto come appare adesso. Ciò significa che non possiamo determinare se l’espansione cosmica sia dovuta alla Relatività Generale o a un’estensione più sottile del modello di Einstein. Però con la costruzione di nuovi potenti telescopi, potremmo essere in grado di osservare l’evoluzione dell’espansione cosmica grazie a quello che è noto come effetto di spostamento verso il rosso.
Il parametro di Hubble ha un valore di circa 70 km/s per Megaparsec. Ciò significa che se una galassia si trova a circa 1 Megaparsec di distanza (circa 3 milioni di anni luce), sembra che si stia allontanando da noi a circa 70 km/s. Se una galassia si trova a 2 Megaparsec di distanza, sembrerà recedere a una velocità di circa 140 km/s. Maggiore è la distanza di una galassia, maggiore è la sua velocità apparente.
Dato che l’Universo è ancora in espansione, ogni anno che passa una galassia è un po’ più distante da noi e ciò significa che il suo spostamento verso il rosso dovrebbe diventare leggermente più grande. In altre parole, a causa dell’espansione cosmica i redshift delle galassie dovrebbero spostarsi sempre più verso il rosso con il trascorrere del tempo.
Ma questa deriva è estremamente piccola. Per una galassia distante 12 miliardi di anni luce, la sua velocità apparente sarebbe circa il 95% della velocità della luce, mentre la sua distanza di allontanerebbe di soli 15 cm/s ogni anno. È troppo piccolo per essere osservato dagli attuali telescopi. Quando l’Extremely Large Telescope (ELT) inizierà a raccogliere dati nel 2027, dovrebbe essere in grado di osservare questa deriva nel tempo. Si stima che dopo 5 – 10 anni di osservazioni precise, l’ELT dovrebbe essere in grado di osservare derive dello spostamento verso il rosso dell’ordine di 5 cm/s. Anche se questo diventerà uno strumento potente nella nostra comprensione dell’universo, ci vorranno molti dati e molto tempo.
Un multiplo punto di vista osservativo
Un nuovo articolo scientifico pubblicato negli avvisi della Royal Astronomical Society ha proposto un metodo diverso che fa uso delle lenti gravitazionali. Gli autori hanno battezzato questo effetto come “differenza di spostamento verso il rosso” (o Redshift Drift).
Invece di osservare il redshift di una galassia nel corso di decenni, il team propone di cercare galassie lontane che sono osservabili attraverso la lente gravitazionale di una galassia più vicina. Molte galassie distanti sono osservate come lente da una galassia più vicina tra noi e quella lontana, ma la maggior parte di esse appare come un singolo arco distorto a lato della galassia in primo piano.
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A volte però la lente gravitazionale può creare più immagini di una galassia distante, come nel caso della supernova Refsdal. Poiché la luce di ogni immagine della galassia lontana effettua un percorso leggermente diverso per raggiungerci, anche la distanza è differente. Quindi, invece di aspettare decenni affinché una galassia si allontani da noi, è già possibile ottenere istantanee della galassia con anni o decenni di distanza diversa. Ogni immagine ha uno spostamento verso il rosso leggermente diverso e confrontando questi valori potremmo misurare la deriva dello spostamento verso il rosso.
Attualmente questa possibilità di osservazione al di là della nostra attuale capacità di rilevamento. Mentre aspettiamo il completamento di telescopi come l’ELT che ci consentiranno di ottenere queste informazioni, possiamo nel contempo cercare galassie con lenti distanti con immagini multiple adatte allo scopo. In questo modo, quando saremo in grado di rilevare la deriva del redshift, non dovremo aspettare decenni per confermare il risultato.
