Nuove misurazioni del fondo cosmico a microonde (CMB) – la luce residua del Big Bang – forniscono ulteriore supporto al Modello Cosmologico Standard e all'esistenza di materia oscura ed energia oscura, limitando la possibilità di modelli alternativi dell'Universo. I ricercatori della Stanford University e dell'Università di Cardiff hanno prodotto una mappa dettagliata della composizione e della struttura della materia così come sarebbe apparsa poco dopo il Big Bang, il che mostra che l'Universo non apparirebbe come oggi se fosse composto esclusivamente da 'normali questione'.
Misurando il modo in cui viene polarizzata la luce del CMB, un team guidato da Sarah Church del Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology presso la Stanford University e da Walter Gear, capo della School of Physics and Astronomy presso l'Università di Cardiff nel Regno Unito sono stati in grado di costruire una mappa del modo in cui l'Universo sarebbe apparso poco dopo la nascita della materia dopo il Big Bang. Le loro scoperte confermano le previsioni del Modello Standard in cui l'Universo è composto per il 95% da materia oscura ed energia e solo per il 5% da materia ordinaria.
La polarizzazione è una caratteristica dei raggi luminosi in cui l'oscillazione dell'onda luminosa giace ad angolo retto rispetto alla direzione in cui viaggia la luce. Sebbene la maggior parte della luce non sia polarizzata, la luce che ha interagito con la materia può diventare polarizzata. La luce residua del Big Bang, la CMB, si è ora raffreddata a pochi gradi sopra lo 0 Kelvin, ma conserva ancora la stessa polarizzazione che aveva nell'Universo primordiale, una volta che si era raffreddata abbastanza da diventare trasparente alla luce. Misurando questa polarizzazione, i ricercatori sono stati in grado di estrapolare la posizione, la struttura e la velocità della materia nell'Universo primordiale con una precisione senza precedenti. Il collasso gravitazionale di grandi ammassi di materia nell'universo primordiale crea determinate risonanze nella polarizzazione che hanno permesso ai ricercatori di creare una mappa della composizione della materia.
Il Dr. Gear ha detto: 'Lo schema delle oscillazioni negli spettri di potenza ci consente di discriminare, poiché la materia 'reale' e 'oscura' influenza la posizione e le ampiezze dei picchi in modi diversi. I risultati sono anche coerenti con molti altri elementi di prova per la materia oscura, come la velocità di rotazione delle galassie e la distribuzione delle galassie negli ammassi».
Le misurazioni effettuate dall'esperimento QUaD vincolano ulteriormente quelle effettuate da esperimenti precedenti per misurare le proprietà del CMB, come WMAP e ACBAR . Rispetto a questi esperimenti precedenti, ille misurazioni si avvicinano di più di un ordine di grandezza a quanto previsto dal modello cosmologico standard, ha affermato il dott. Gear. Questo è un passo molto importante nel percorso per verificare se il nostro modello dell'Universo è corretto.
I ricercatori hanno utilizzato il Esperimento QUAD al Polo Sud per fare le loro osservazioni. Il telescopio QUaD è un bolometro, essenzialmente un termometro che misura come determinati tipi di radiazioni aumentano la temperatura dei metalli nel rivelatore. Il rivelatore stesso deve essere vicino a 1 grado Kelvin per eliminare le radiazioni di rumore dall'ambiente circostante, motivo per cui si trova al gelido Polo Sud e collocato all'interno di un criostato.
Il coautore dell'articolo Walter Gear ha dichiarato in un'intervista via e-mail:
“La polarizzazione viene impressa nel momento in cui l'Universo diventa trasparente alla luce, circa 400.000 anni dopo il big bang, piuttosto che subito dopo il big bang prima che esistesse la materia. Ci sono grandi sforzi ora per cercare di trovare quello che viene chiamato il segnale 'B-mode'' che è un modello di polarizzazione più complicato che è impresso subito dopo il big-bang. QuaD pone il miglior limite superiore di corrente su questo, ma è ancora a più di un ordine di grandezza di sensibilità da previsioni anche ottimistiche su quale potrebbe essere quel segnale. Questo è l'obiettivo della prossima generazione di esperimenti'.
I risultati, pubblicati in un articolo intitolatoMisurazioni migliorate della temperatura e della polarizzazione del fondo cosmico a microonde da QUaDnel 1 novembreGiornale Astrofisico, si adattano notevolmente bene alle previsioni del Modello Standard, fornendo ulteriori prove dell'esistenza di materia ed energia oscura e vincolando modelli alternativi dell'Universo.
Fonte: SLAC , intervista via e-mail con il Dr. Walter Gear