Le recenti osservazioni del telescopio James Webb hanno confermato le misure di Hubble sul tasso di espansione dell’Universo.
Quando stai cercando di risolvere uno dei più grandi enigmi della cosmologia devi costantemente ricontrollare i tuoi calcoli. Il problema, chiamato “tensione di Hubble”, è che l’attuale tasso di espansione dell’Universo è più veloce di quello che gli astronomi si aspettano che sia, in base alle condizioni iniziali e alla nostra attuale comprensione della sua evoluzione. Gli scienziati che utilizzano il telescopio spaziale Hubble della NASA e molti altri telescopi trovano costantemente un numero che non corrisponde alle previsioni basate sulle osservazioni della missione Planck dell’ESA. Risolvere questa discrepanza richiede una nuova fisica? Oppure è il risultato di errori di misurazione tra i due diversi metodi utilizzati per determinare la velocità di espansione dello spazio? Per il momento le misurazioni di Web e Hubble confermano il tasso di espansione osservato.
Le misure dei telescopi
Hubble misura l’attuale tasso di espansione dell’Universo da 30 anni e gli astronomi vogliono eliminare ogni dubbio persistente sulla sua precisione. Ora, Hubble e il telescopio spaziale James Webb della NASA hanno collaborato per produrre misurazioni definitive, favorendo la tesi che qualcos’altro – non errori di misurazione – sta influenzando il tasso di espansione.
Come controllo incrociato, una prima osservazione di Webb nel 2023 ha confermato che le misurazioni di Hubble dell’Universo in espansione erano accurate. Tuttavia, nella speranza di alleviare la tensione di Hubble, alcuni scienziati hanno ipotizzato che gli errori invisibili nella misurazione potrebbero aumentare e diventare visibili man mano che guardiamo più in profondità nell’universo. In particolare, l’affollamento stellare potrebbe influenzare in modo sistematico le misurazioni della luminosità di stelle più distanti.
Il team chiamato SH0ES (Supernova H0 for the Equation of State of Dark Energy), ha ottenuto ulteriori osservazioni con Webb di oggetti che sono importanti indicatori cosmici, noti come stelle variabili Cefeidi, che ora possono essere correlati con i dati di Hubble. Le prime osservazioni Webb effettuate dal team nel 2023 sono riuscite a dimostrare che Hubble era sulla strada giusta per stabilire con fermezza la fedeltà dei primi gradini della cosiddetta scala delle distanze cosmiche.
Gli astronomi utilizzano vari metodi per misurare le distanze relative nell’universo, a seconda dell’oggetto osservato. Collettivamente queste tecniche sono conosciute come la scala della distanza cosmica: ogni ramo o tecnica di misurazione si basa sul passaggio precedente per la calibrazione.
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Sempre più distante
Ma alcuni astronomi hanno suggerito che, spostandosi verso l’esterno lungo il “secondo gradino”, la scala della distanza cosmica potrebbe traballare se le misurazioni delle Cefeidi diventassero meno accurate con la distanza. Tali imprecisioni potrebbero verificarsi perché la luce di una Cefeide potrebbe fondersi con quella di una stella adiacente, un effetto che potrebbe diventare più pronunciato con la distanza man mano che le stelle si affollano e diventa più difficile distinguerle l’una dall’altra.
La sfida osservativa è che le immagini passate di Hubble di queste variabili Cefeidi più distanti sembrano più raggruppate e sovrapposte alle stelle vicine a distanze sempre maggiori tra noi e le loro galassie ospiti, richiedendo un’attenta considerazione di questo effetto. La polvere interposta complica ulteriormente la certezza delle misurazioni in luce visibile. Webb taglia la polvere e isola naturalmente le Cefeidi dalle stelle vicine perché la sua visione è più nitida di quella di Hubble alle lunghezze d’onda dell’infrarosso.
La combinazione di Webb e Hubble ci offre il meglio di entrambi i mondi e gli scienziati hanno trovato che le misurazioni di Hubble rimangono affidabili man mano che saliamo lungo la scala della distanza cosmica. Le nuove osservazioni di Webb hanno incluso cinque galassie ospiti di otto supernove di tipo Ia contenenti un totale di 1.000 Cefeidi, e raggiungono la galassia più lontana dove le Cefeidi sono state ben misurate – NGC 5468 – a una distanza di 130 milioni di anni luce.
L’ulteriore conferma della tensione di Hubble da parte di Hubble e Webb ha portato la creazione di altri osservatori per risolvere il mistero. Il prossimo Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA effettuerà ampie indagini celesti per studiare l’influenza dell’energia oscura, la misteriosa energia che sta causando l’accelerazione dell’espansione dell’universo. L’Osservatorio Euclid dell’ESA, con il contributo della NASA, sta portando avanti un compito simile.
Al momento è come se la scala delle distanze osservata da Hubble e Webb avesse saldamente fissato un punto di ancoraggio sulla riva di un fiume, e il bagliore residuo del Big Bang osservato dalle misurazioni di Planck dall’inizio dell’Universo sia saldamente fissato sull’altra sponda. Il modo in cui l’espansione dell’Universo è cambiata nei miliardi di anni tra questi due punti finali deve ancora essere osservato direttamente. Dobbiamo scoprire se ci manca qualcosa su come collegare l’inizio dell’universo e il presente.
Fonte: NASA, Astrophysical Journal Letters
