Dic 22

La forza dell’unione: come metodi di indagine diversi svelano la natura profonda del cosmo

La scoperta dell’espansione accelerata dell’universo è sicuramente una tra le più importanti della cosmologia moderna. Sono diversi i metodi utilizzati dagli astrofisici per arrivare a questa conoscenza, quali lo studio delle supernovae di tipo Ia (SNeIa), della radiazione cosmica di fondo (CMB) e le oscillazioni acustiche barioniche (BAO). Tutte queste metodologie, che potremmo definire “sonde cosmologiche”, spinte fino ai loro limiti di precisione permettono di comprendere meglio la natura dei meccanismi fisici alla base dell’accelerazione. D’altro canto, in anni recenti sono emerse “tensioni” fra alcuni risultati, che portano a formulare diverse ipotesi: ad esempio potremmo essere in presenza di qualche effetto sistematico nelle misure, non ancora identificato, oppure potrebbe intervenire una “nuova fisica”, tutta ancora da esplorare.

Michele Cantiello, ricercatore dell’INAF-Osservatorio Astronomico d’Abruzzo, è coautore di una recente pubblicazione, in cui viene presentato un approfondito studio di numerose sonde cosmologiche alternative ai metodi standard (SNeIa, CMB e BAO). Esse forniscono uno strumento indipendente per validare i risultati esistenti, evidenziare o mitigare il ruolo delle incertezze sistematiche e per migliorare l’accuratezza dei risultati già noti. Nell’articolo si mostra come diversi fra i metodi descritti possano rappresentare una risorsa essenziale per la cosmologia osservativa. Le diverse metodologie discusse, quali ad esempio i cronometri cosmici, i quasar, i lampi di raggi gamma, le sirene standard, i vuoti cosmici, le fluttuazioni della luminosità superficiale (SBF), le età stellari degli oggetti più antichi, sono presentate in maniera omogenea descrivendo nel dettaglio ogni metodo, le sue incertezze sistematiche, i principali risultati e le potenziali sinergie e complementarità con altri metodi.

Illustrazione schematica di osservazioni e misurazioni SBF. Crediti: M. Cantiello.

Cantiello è uno dei massimi esperti mondiali di misure di fluttuazioni della luminosità superficiale (SBF), una delle sonde più promettenti per investigare le diverse ipotesi messe in campo per decifrare la natura delle discrepanze attualmente rilevate. Il metodo SBF, infatti, è uno degli strumenti di misura di elevata precisione, che presenta numerosi vantaggi rispetto ad altri: si applica a galassie di diverso tipo -ellittiche, spirali, ecc.-, ha un intervallo di applicabilità fra i più ampi (dalle galassie che si trovano a qualche milione di anni luce vicine alla Via Lattea, a quelle distanti olltre 600 milioni di anni luce), non dipende da eventi casuali (come per le supernovae) o da lunghe campagne osservative (come per lo studio di stelle variabili Cefeidi) e, infine, la sua origine e calibrazione assoluta sono ben note e verificabili anche tramite modelli di popolazione stellare, argomento sul quale i ricercatori dell’Osservatorio d’Abruzzo hanno da lungo guadagnato un ruolo di leadership.

L’intenzione della review è fornire al lettore un quadro chiaro dei metodi innovativi disponibili che sono stati introdotti negli ultimi anni e di come applicarli nel quadro della moderna cosmologia. Per approfondimenti: https://link.springer.com/article/10.1007/s41114-022-00040-z

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