OSSERVAZIONI AI CONFINI DELL'UNIVERSO

Perché andare sempre più lontano

Con la scoperta dell'ammasso di galassie JKCS041, la nostra conoscenza del cosmo si allarga. Ecco cosa spinge gli scienziati ad raggiungere distanze sempre maggiori nello spazio e nel tempo.

Ecco dunque rivelato l’ultimo record astronomico: è JKCS041 il più lontano ammasso di galassie scoperto finora, a quasi 11 miliardi di anni luce. Una distanza smisurata,  ottenuta portando al limite estremo la strumentazione scientifica e  sfruttando le tecniche più avanzate disponibili oggi per lo studio dell’Universo. E un risultato ottenuto dopo lunghi periodi di osservazioni e analisi dati, che ha impegnato scienziati e tecnici.

Al di là di questo numero, che già da solo può darci l’idea di quanto smisurato sia lo spazio che ci circonda, perché è così importante spingere le nostre osservazioni sempre più in avanti, alla caccia degli oggetti celesti – siano essi galassie, lampi di raggi gamma o Supernovae – sempre più remoti? Intanto perché guardare a distanze sempre maggiori significa osservare il cosmo e i suoi componenti ad epoche sempre più prossime alla sua genesi.

È davvero il caso di dire che la strumentazione astronomica diventa una vera e propria “macchina del tempo” per andare a ritroso, verso quel “Big Bang” da cui si sarebbe formato e poi evoluto l’Universo. Il rapporto tra distanza spaziale e distanza temporale degli oggetti celesti in prima approssimazione è immediata: ad esempio, sapere che JKCS041 dista da noi 10,6 miliardi di anni luce ci dice che quello che osserviamo è l’agglomerato di galassie com’era 10 miliardi e 600 milioni di anni fa. Questo perché la luce ha una velocità finita (300.000 chilometri al secondo) e l’anno luce è proprio la distanza percorsa dalla radiazione luminosa in un anno. Tanto per dare un termine di paragone, si ritiene che il Sole e il Sistema solare abbiamo cominciato a formarsi da una nube di gas e polveri “solo” 5 miliardi di anni fa.

Conoscere com’era l’Universo primordiale fornisce quindi agli astronomi e soprattutto ai cosmologi tante preziose informazioni per ricostruire i primi passi della sua evoluzione. E molto spesso le osservazioni mettono in crisi quei modelli teorici che con complesse equazioni e lunghissime elaborazioni numeriche condotte con i più potenti  supercomputer oggi operativi, cercano di descrivere com’era e come si è evoluto l’Universo. Questo è il caso del lavoro condotto su JKCS041, ma anche di altri recentissimi studi. Come quello guidato da Giovanni Cresci dell’INAF e pubblicato su Nature nell’ottobre scorso riguardo ai processi che spiegano come si siano formate le prime galassie nell’universo. Esse si sarebbero accresciute catturando enormi quantità di gas, essenzialmente idrogeno ed elio, presente in regioni di spazio vicine e non, come ritenuto finora, attraverso spettacolari scontri e fusioni tra strutture stellari più piccole.

Anche il telescopio spaziale Hubble, per le sue caratteristiche uniche, è stato intensamente utilizzato per indagare gli albori dell’universo, fornendo agli scienziati una lunga serie di fondamentali risultati. L’ultimo in ordine cronologico riguarda la stima dell’abbondanza e le proprietà delle galassie che popolavano l’Universo solo 800 milioni di anni dopo il Big Bang, dunque quasi 13 miliardi di anni fa. Le stelle presenti in queste galassie avrebbero prodotto un intenso flusso di radiazione ultravioletta, responsabile della cosiddetta re-ionizzazione cosmica che, strappando gli elettroni all’idrogeno primordiale presente nello spazio, lo ha reso “trasparente”, permettendo così alla luce degli oggetti celesti di propagarsi e di giungere fino a noi.

E dove non arrivano ancora i telescopi fabbricati dall’uomo, ci pensa la Natura a darci una mano per spingere il nostro sguardo ancor più oltre. In un recentissimo lavoro pubblicato sulla rivista Science, a cui hanno partecipato i ricercatori dell’INAF Gianfranco De Zotti e Sara Buttiglione insieme a Luigi Danese e Joaquin Gonzalez-Nuevo della Sissa-Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste, è stato possibile osservare galassie distanti ben 11 miliardi di anni luce grazie al fenomeno della “lente gravitazionale”, predetto dalla Teoria della Relatività Generale di Einstein, secondo la quale qualunque corpo celeste dotato di massa provoca una deflessione dei raggi luminosi che passano nelle sue vicinanze per effetto della sua forza di attrazione gravitazionale. In caso di allineamento tra sorgente luminosa, “lente gravitazionale” e osservatore, la luce della sorgente viene focalizzata, proprio come succede quando si utilizza una lente normale, e la sorgente appare  così molto più luminosa di quanto farebbe se non venisse distorta. Questa sorta di telescopio cosmico ha permesso di studiare anche le proprietà delle galassie che agiscono da lente, come ad esempio la distribuzione della materia luminosa e della materia oscura al loro interno e di scrutare i dettagli delle sorgenti luminose che ne subiscono l’effetto.

Osservare e studiare l’Universo primordiale ci permette quindi di conoscere con più precisione come erano le “condizioni iniziali” del cosmo, requisito fondamentale per affinare le simulazioni e le teorie che ne descrivono la sua evoluzione, migliorando così la comprensione di tutti quei fenomeni fisici che hanno lo hanno portato a trasformarsi fino a come è oggi.