Gli scienziati della Johns Hopkins University sono già pronti per dar vita a un telescopio che sarà situato in Cile e che opererà nella banda delle microonde. Si tratta di una sfida scientifica che avrà lo scopo di esplorare l’Universo primordiale con uno strumento di nuova generazione nel tentativo di fare un grande passo in avanti verso una nuova comprensione delle fasi iniziali della storia cosmica.
La figura illustra una rappresentazione grafica del telescopio CLASS una volta terminate le operazioni di installazione delle varie parti. Le due strutture, alte più di 7 metri, sorreggono i 4 cilindri che contengono i rivelatori del segnale. Nei prossimi due anni, saranno installati altri tre cilindri sulle due torri per far sì che lo strumento possa operare su 4 frequenze al fine di migliorare la qualità delle osservazioni. Credit: Tobias Marriage/Johns Hopkins University
Dopo un viaggio di circa 6 settimane, procedendo per mare e terra, le varie parti del telescopio CLASS (Cosmology Large Angular Scale Surveyor) saranno trasportate fino a raggiungere una quota di oltre 5000 metri nel deserto di Atacama a nord del Cile. Una volta assemblate, questo inverno secondo le previsioni, gli astronomi potranno utilizzare lo strumento per realizzare tutta una serie di osservazioni della radiazione elettromagnetica più debole e antica che siamo in grado di osservare e che pervade l’intero spazio, messaggera di preziosi indizi che ci potranno svelare, almeno così si spera, come ha avuto origine l’Universo.
A capo di questo ambizioso progetto Charles L. Bennett, Alumni Centennial Professor of Physics and Astronomy e Johns Hopkins Gilman Scholar, che è stato uno dei pionieri di COBE (Cosmic Background Explorer) prima e di WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) poi come investigatore principale, due importanti satelliti della NASA che hanno misurato la radiazione cosmica di fondo. «Stiamo realizzando un grande lavoro che ci porterà ad esplorare la prima luce», dichiara Bennett. «Ora possiamo dire che siamo davvero emozionati, dopo 12 anni da quando abbiamo concepito per la prima volta il telescopio CLASS». «Speriamo che tutto proceda per il meglio», aggiunge Tobias Marriage, dell’Henry A. Rowland Department of Physics & Astronomy e co-leader del progetto scientifico.
Le bande di frequenza che utilizzerà CLASS permetteranno di distinguere il segnale primordiale della radiazione cosmica da quello più forte dovuto alla Via Lattea. Credit: Johns Hopkins University
Il telescopio è stato concepito per catturare minuscole fluttuazioni della radiazione cosmica di fondo, cioè la radiazione fossile che emerse più di 13 miliardi di anni fa a seguito del Big Bang. Il punto di forza dello strumento è rappresentato dal numero di frequenze che saranno utilizzate per eseguire le osservazioni della radiazione cosmica. «Scoperta da due americani nel 1964, che più tardi ricevettero il Nobel per la Fisica, la radiazione fossile ha fornito agli scienziati una enorme quantità di informazioni sull’Universo primordiale», dice Bennett. Dato che la radiazione ha impiegato miliardi di anni prima di raggiungere gli strumenti a Terra, essa rappresenta una sorta di “istantanea” quando l’Universo aveva un’età di circa 380 mila anni dopo il Big Bang.
CLASS esplorerà il 70 percento del cielo, la più grande copertura spaziale che sarà in grado di fornire un telescopio a terra, allo scopo di studiare una particolare proprietà della radiazione cosmica, detta polarizzazione, che costituisce il miglior banco di prova per verificare una delle maggiori ipotesi che tentano di descrivere le fasi iniziali dell’evoluzione cosmica. Questo concetto, noto come inflazione, afferma che l’Universo ebbe origine da piccolissime fluttuazioni quantistiche, variazioni casuali di energia, che si originarono durante il primo microsecondo in uno spazio più piccolo del volume occupato da un atomo. Se il modello dell’inflazione cosmica è corretto, quelle minuscole fluttuazioni devono aver prodotto onde gravitazionali che avrebbero lasciato nella radiazione cosmica la loro “impronta digitale”: in altre parole, essa dovrebbe mostrarsi con una forma geometrica caratteristica, quella che viene chiamata, per l’appunto, polarizzazione della radiazione elettromagnetica.
Spesso viene chiesto a Bennett in che modo gli scienziati hanno imparato così tanto dell’Universo, come la sua età, il tasso di espansione e il suo contenuto in termini di energia oscura e materia oscura. «La risposta», conclude Bennett, «è che la radiazione cosmica ci permette di sapere tutto questo. La magia sta nel fatto che questa radiazione fossile ci raggiunge direttamente dall’Universo primordiale e possiamo osservarla e studiarla come una sorta di macchina del tempo».
Per saperne di più:
- Leggi il preprint del progetto CLASS su arXiv: Thomas Essinger-Hileman et al. – CLASS: The Cosmology Large Angular Scale Surveyor