Questo grafico illustra la relazione periodo-luminosità delle Cefeidi, che gli scienziati usano per calcolare le dimensioni, l'età e il tasso di espansione dell'Universo. Credito: NASA/JPL-Caltech/Carnegie
Quanto velocemente si sta espandendo il nostro Universo? Nel corso dei decenni, sono state utilizzate diverse stime e accesi dibattiti su tali approssimazioni, ma ora i dati dello Spitzer Space Telescope hanno fornito la misurazione più precisa della costante di Hubble, o la velocità con cui il nostro universo si sta allontanando. Il risultato? L'Universo sta diventando più grande un po' più velocemente di quanto si pensasse in precedenza.
Il valore appena perfezionato per la costante di Hubble è 74,3 più o meno 2,1 chilometri al secondo per megaparsec.
La stima più precedente proveniva da uno studio del telescopio spaziale Hubble, a 74,2 più o meno 3,6 chilometri al secondo per megaparsec. Un megaparsec corrisponde a circa 3 milioni di anni luce.
Per effettuare le nuove misurazioni, gli scienziati di Spitzer hanno esaminato stelle pulsanti chiamate stelle variabili cephied, sfruttando la possibilità di osservarle nella luce infrarossa a lunghezza d'onda lunga. Inoltre, i risultati sono stati combinati con i dati precedentemente pubblicati dal Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) della NASA sull'energia oscura. La nuova determinazione riduce l'incertezza al 3%, un enorme balzo in avanti nella precisione per le misurazioni cosmologiche, affermano gli scienziati.
WMAP ha ottenuto una misurazione indipendente dell'energia oscura, che si pensa stia vincendo una battaglia contro la gravità, facendo a pezzi il tessuto dell'universo. La ricerca basata su questa accelerazione ha fruttato ai ricercatori il Premio Nobel 2011 per la fisica.
La costante di Hubble prende il nome dall'astronomo Edwin P. Hubble, che ha stupito il mondo negli anni '20 confermando che il nostro universo si è espanso da quando è esploso 13,7 miliardi di anni fa. Alla fine degli anni '90, gli astronomi hanno scoperto che l'espansione sta accelerando o accelerando nel tempo. Determinare il tasso di espansione è fondamentale per comprendere l'età e le dimensioni dell'universo.
'Questo è un enorme enigma', ha affermato l'autore principale del nuovo studio, Wendy Freedman degli Osservatori del Carnegie Institution for Science di Pasadena. 'È entusiasmante che siamo stati in grado di utilizzare Spitzer per affrontare problemi fondamentali in cosmologia: la velocità precisa con cui l'universo si sta espandendo al momento attuale, oltre a misurare la quantità di energia oscura nell'universo da un'altra angolazione'. Freedman ha condotto l'innovativo studio del telescopio spaziale Hubble che in precedenza aveva misurato la costante di Hubble.
Glenn Wahlgren, scienziato del programma Spitzer presso la sede della NASA a Washington, ha affermato che le migliori viste delle cefeidi hanno permesso a Spitzer di migliorare le misurazioni passate della costante di Hubble.
'Queste stelle pulsanti sono gradini vitali in quella che gli astronomi chiamano la scala delle distanze cosmiche: un insieme di oggetti con distanze note che, se combinate con le velocità con cui gli oggetti si stanno allontanando da noi, rivelano il tasso di espansione dell'universo', ha affermato. Wahlgren.
Le cefeidi sono cruciali per i calcoli perché le loro distanze dalla Terra possono essere misurate facilmente. Nel 1908, Henrietta Leavitt scoprì che queste stelle pulsavano a una velocità direttamente correlata alla loro luminosità intrinseca.
Per visualizzare perché è importante, immagina che qualcuno si allontani da te mentre porta una candela. Più lontano viaggiava la candela, più si attenuava. La sua apparente luminosità rivelerebbe la distanza. Lo stesso principio vale per le cefeidi, candele standard nel nostro cosmo. Misurando la loro luminosità nel cielo e confrontandola con la loro luminosità nota come se fossero da vicino, gli astronomi possono calcolare la loro distanza dalla Terra.
Spitzer ha osservato 10 cefeidi nella nostra galassia della Via Lattea e 80 in una vicina galassia vicina chiamata Grande Nube di Magellano. Senza che la polvere cosmica bloccasse la loro vista, il team di ricerca di Spitzer è stato in grado di ottenere misurazioni più precise della luminosità apparente delle stelle, e quindi delle loro distanze. Questi dati hanno aperto la strada a una stima nuova e migliore del tasso di espansione del nostro universo.
'Poco più di dieci anni fa, non era possibile usare le parole 'precisione' e 'cosmologia' nella stessa frase, e la dimensione e l'età dell'universo non erano conosciute meglio di un fattore due', ha detto Freedman. “Ora stiamo parlando di precisioni di qualche punto percentuale. È davvero straordinario.”
'Spitzer sta ancora una volta facendo scienza oltre ciò per cui è stato progettato', ha affermato lo scienziato del progetto Michael Werner del Jet Propulsion Laboratory della NASA. Werner ha lavorato alla missione sin dalla sua prima fase di ideazione, più di 30 anni fa. 'In primo luogo, Spitzer ci ha sorpreso con la sua capacità pionieristica di studiare le atmosfere degli esopianeti', ha detto Werner, 'e ora, negli ultimi anni della missione, è diventato un prezioso strumento di cosmologia'.
Lo studio appare sull'Astrophysical Journal.
Documento su arXiv: Una calibrazione del medio infrarosso della costante di Hubble
Fonte: JPL
