L’universo sta diventando sempre più caldo

L’universo sta diventando sempre più caldo: la scoperta in un nuovo studio. La temperatura è aumentata di circa 10 volte negli ultimi 10 miliardi di anni

Lo studio, pubblicato il 13 ottobre sull’Astrophysical Journal , ha sondato la storia termica dell’universo negli ultimi 10 miliardi di anni. Ha scoperto che la temperatura media del gas nell’universo è aumentata di oltre 10 volte in quel periodo di tempo e ha raggiunto oggi circa 2 milioni di gradi Kelvin.

Questo è il meccanismo alla base della formazione delle strutture galattiche che possiamo osservare oggi. In questo processo, la materia (sia ordinaria che oscura) viene attirata e addensata su quelle che poi diverranno le galassie future. Ma in questo processo, parte dell’energia gravitazionale viene convertita in energia termica del gas, risultando in un sostanziale aumento della temperatura.

La temperatura

I ricercatori hanno utilizzato un nuovo metodo che ha permesso loro di stimare la temperatura del gas a diverse diverse distanze dalla Terra, il che significa a diversi punti nel tempo, e confrontarla con i gas più vicini alla Terra. Hanno confermato che l’universo sta diventando più caldo nel tempo a causa del collasso gravitazionale della struttura cosmica ed il riscaldamento probabilmente continuerà.

Per capire come la temperatura dell’universo è cambiata nel tempo, i ricercatori hanno utilizzato i dati raccolti da due missioni, Planck e Sloan Digital Sky Survey (Planck è la missione dell’Agenzia spaziale europea che opera con il forte coinvolgimento della NASA; Sloan raccoglie immagini dettagliate e spettri di luce dall’universo). Hanno combinato i dati delle due missioni e valutato le distanze dei gas caldi vicini e lontani misurando il redshift, una caratteristica che gli astrofisici usano per stimare l’età cosmica in cui si osservano oggetti distanti (“Redshift” prende il nome dal modo in cui le lunghezze d’onda della luce si allungano per effetto dell’espansione dell’Universo. I cosmologi chiamano questo fenomeno l’effetto redshift).

L’effetto Sunyaev-Zeldovich

Si tratta dell’effetto che ha permesso ai ricercatori di misurare il cambiamento della temperatura della materia nell’Universo durante la sua storia. Questo effetto si manifesta in leggere fluttuazioni nella frequenza della “Radiazione Cosmica di Fondo” (una sorta di “eco” elettromagnetico del Big-Bang). Ciò che causa queste fluttuazioni, è l’interazione dei fotoni della radiazione cosmica con gli elettroni dei gas caldi delle galassie in formazione. Più il gas è caldo, più i fotoni con cui interagisce vengono deviati a energie maggiori, dando un segnale ben distinto e visibile per le varie antenne che indagano questo eco primordiale. In questo modo è possibile stimare la temperatura del gas nell’Universo in diversi punti della sua storia.

Nell’universo attuale, i gas raggiungono temperature di circa 2 milioni di gradi Kelvin intorno agli oggetti più vicini alla Terra. Questa è circa 10 volte la temperatura dei gas intorno agli oggetti più lontani e dunque più indietro nel tempo. L’universo si sta riscaldando a causa del processo naturale sia di formazione di galassie che di ammassi di galassie (non è correlato al riscaldamento sulla Terra). Questo studio è stato completato in collaborazione con i ricercatori del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, della Johns Hopkins University e del Max Planck Institute for Astrophysics.

Riferimenti:

• https://news.osu.edu/the-universe-is-getting-hot-hot-hot-a-new-study-suggests/
• https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2020ApJ…902…56C/abstract