Un’analisi decennale di quasi 1.500 supernovae getta nuova luce sulla misteriosa energia oscura che costituisce circa il 70% dell’universo.
I risultati del Dark Energy Survey (DES) sono coerenti con il modello cosmologico standard di un universo che si sta espandendo a un ritmo accelerato, ma suggeriscono l’interessante possibilità che la densità dell’energia oscura possa essere variata nel tempo.
Una supernova scoperta dal Dark Energy Survey. Credito immagine: sondaggio sull’energia oscura
Se così fosse, cambierebbe la nostra attuale comprensione di questa forza misteriosa e richiederebbe modelli più complessi per comprendere come funziona l’universo.
I risultati sono stati annunciati oggi [8 January 2024] al 243esimo incontro dell’American Astronomical Society (AAS) a New Orleans.
L’energia oscura è stata scoperta per la prima volta nel 1998, quando gli astronomi osservarono tipi specifici di stelle in esplosione, chiamate supernove di tipo Ia (leggi “tipo uno-A”). Hanno fatto la scoperta, vincitrice del premio Nobel, che il tasso di espansione dell’universo sta aumentando nel tempo. Ciò era inaspettato, poiché le teorie convenzionali suggerivano che la gravità avrebbe dovuto rallentare l’espansione. Mentre la materia (inclusa la materia oscura) attira altra materia attraverso la gravità, l’energia oscura ha un effetto repulsivo, spingendo via la materia, provocando un’accelerazione dell’espansione dell’universo.
“Venticinque anni dopo aver scoperto per la prima volta che doveva esistere, sappiamo ancora molto poco dell’energia oscura”, afferma Il dottor Philip Wiseman dell’Università di Southampton, che ha presentato i risultati al meeting dell’AAS. “Questo è parte di ciò che lo rende emozionante. Tutti i dati finora confermano che l’energia oscura è una costante, ma questi risultati aprono l’intrigante possibilità che la densità dell’energia oscura possa essere cambiata man mano che l’universo si espande. Sapere se è o meno una costante ci aiuterà a restringere il campo delle teorie su cosa potrebbe essere l’energia oscura”.
Il Dark Energy Survey è una collaborazione internazionale che comprende più di 400 scienziati provenienti da istituzioni di tutto il mondo, tra cui l’Università di Southampton, l’Università di Portsmouth e l’Università del Surrey nel Regno Unito. Il DES ha mappato un’area pari a quasi un ottavo dell’intero cielo utilizzando una Dark Energy Camera, acquisendo dati da 758 notti in sei anni.
Con questi dati, i ricercatori hanno utilizzato le supernovae di tipo Ia per misurare le distanze nell’universo. Questa è la stessa tecnica utilizzata per rilevare l’esistenza dell’energia oscura nel 1998, ma con un campione molto più grande e di qualità superiore. Utilizzando nuove tecniche pionieristiche, tra cui l’apprendimento automatico e la fotometria con quattro filtri, il team ha analizzato 20 volte più dati, su una gamma più ampia di distanze.
Se l’energia oscura è costante, il che significa che non si diluisce con l’espansione dell’universo, “w” (il parametro che rappresenta l’energia oscura) dovrebbe essere uguale a -1. Curiosamente, i risultati del Dark Energy Survey (DES) hanno trovato w = –0,80.
Il dottor Or Graur, professore associato di astrofisica all’Università di Portsmouth, ha dichiarato: “A prima vista, questo non è il valore negativo che ci aspettavamo, ma il nostro risultato è ancora coerente con quel valore entro il margine di incertezza. Ciò significa che non possiamo escludere il modello cosmologico standard dell’universo. Allo stesso tempo, mostra come, quanto più grandi sono i nostri set di dati, tanto più restringiamo quel margine di incertezza, lasciando sempre meno spazio di manovra. Se un futuro sondaggio più ampio concordasse in modo significativo con il nostro risultato piuttosto che con -1, ciò indicherebbe una nuova fisica eccitante ed esotica”.
Il DES ha trovato diverse migliaia di supernovae e alla fine ha utilizzato 1.499 supernovae di tipo Ia con dati di alta qualità, rendendolo il campione di supernova più grande e profondo mai raccolto da un singolo telescopio.
I ricercatori delle università di Southampton e Portsmouth hanno svolto un ruolo chiave nell’identificare queste supernove di tipo Ia e nel trovare le galassie in cui ciascuna è esplosa. Ciò consente ai ricercatori di misurare la velocità con cui la galassia si sta allontanando e di apportare sottili correzioni a queste misurazioni, offrendo una maggiore precisione.
Il DES offre la più ampia visione fino ad oggi sulla natura dell’energia oscura, ma i progetti futuri mirano ad andare ancora oltre.
L’esperimento TiDES fa parte di un consorzio a guida europea chiamato 4MOST che coinvolge anche le università di Southampton, Portsmouth e Surrey, le tre università che lavorano insieme per guidare l’esperimento Spazio Centro-Sud cluster regionale. TiDES utilizzerà il Legacy Survey of Space and Time dell’Osservatorio Vera Rubin per misurare decine di migliaia di supernovae.
Bob Nichol, professore di astrofisica all’Università del Surrey, afferma: “L’Osservatorio Vera Rubin rivoluzionerà tutti i tipi di aree diverse dell’astronomia. Rileverà milioni di nuove supernove, permettendoci di scegliere le migliori e di averne ancora decine di migliaia da studiare.
“Questo dovrebbe permetterci di dire in modo definitivo se l’energia oscura è costante oppure no. Anche così, una volta scoperto questo pezzo del puzzle, ci sarà ancora molto da scoprire sull’energia oscura, inclusa una teoria convincente sulla sua stessa esistenza!”
Il DES è stato finanziato principalmente dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e dalla National Science Foundation con alcuni finanziamenti forniti dal Science and Technology Facilities Council (STFC) dell’UKRI.
Fonte: Università di Southampton
Da un’altra testata giornalistica. news de www.technology.org
