GRAZIE ALLE OSSERVAZIONI DEL TELESCOPIO VST IN CILE

L’universo sempre più omogeneo di Kids

Nuovi risultati dalla Kilo-Degree Survey (Kids) mostrano che l’universo è circa del 10 per cento più omogeneo di quanto predetto dal modello cosmologico standard. Un gruppo di astronomi in Olanda, Scozia, Inghilterra, Germania, Italia e Cina presenta i risultati di Kids-1000 in cinque articoli, tre dei quali vengono pubblicati online oggi

     31/07/2020
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La mappa completa di Kids, in scala, proiettata nel cielo. Sullo sfondo, l’Osservatorio astronomico di Padova dell’Inaf. Crediti: B.Giblin, K.Kuijken, and the Kids team

Arrivano dal team internazionale della collaborazione Kids (Kilo-Degree Survey) le nuove mappe realizzate grazie al telescopio Vst dell’Eso in Cile, che coprono circa mille gradi quadrati, ovvero circa il 5 per cento di tutta la volta celeste. Gli articoli scientifici appena pubblicati e in corso di pubblicazione, che vedono anche la partecipazione di ricercatrici e ricercatori dell’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf), hanno sfruttato i dati di 31 milioni di galassie, lontane fino a circa 10 miliardi di anni luce. I risultati di questi studi  confermano in modo sempre più forte l’idea che la distribuzione di materia nell’universo sia più omogenea di quanto indicato dai modelli cosmologici oggi più accreditati.

L’obiettivo del progetto Kids, guidato da Konrad Kuijken dell’Università di Leida nei Paesi Bassi, è tracciare la distribuzione della materia nell’universo, utilizzando le riprese ad altissima risoluzione della camera OmegaCam installata al telescopio Vst (Vlt survey telescope), strumenti con una fondamentale partecipazione scientifica e tecnologica dell’Inaf. La tecnica utilizzata per le indagini sfrutta il weak lensing gravitazionale: la luce emessa da galassie lontane viene leggermente deflessa dall’effetto gravitazionale di grandi concentrazioni di materia, come quelle presenti negli ammassi di galassie. Tramite questo effetto si determina l’addensamento nella distribuzione delle galassie, che tiene conto di tutta la materia nell’universo, di cui più del 90 per cento ancora oggi a noi invisibile, come materia oscura e gas rarefatto.

Nel tempo, la forza di attrazione gravitazionale prodotta dalla materia nell’universo rende l’universo stesso sempre meno omogeneo: aree con un po’ più di massa rispetto alla media attraggono la materia intorno ad esse, aumentando così il contrasto rispetto alle altre aree contigue, che tendono a “svuotarsi”. Nel frattempo questo processo viene bilanciato dall’espansione dell’universo.  Entrambi questi fenomeni sono determinati dalla gravità e sono quindi di grande importanza per verificare il modello cosmologico standard (chiamato in breve Lambda-Cdm), che predice con grande accuratezza l’aumento delle variazioni di densità con l’età dell’universo. I nuovi risultati di Kids rivelano però una discrepanza: l’universo è circa del 10 per cento più omogeneo rispetto alle predizioni del modello standard.

Dettaglio di una porzione della mappa della survey Kids delle dimensioni di circa 1,5 miliardi di anni luce per 1 miliardo di anni luce. In questa immagine a falsi colori, le zone di universo con maggiore densità di materia sono indicate in giallo, quelle con minore densità sono rappresentate in rosa. In basso a destra è stata sovrapposta la dimensione apparente della luna piena per riferimento. Crediti: B.Giblin, K.Kuijken and the Kidsteam

«Utilizzando i dati precedentemente rilasciati da Kids, e circa metà del campione attuale di galassie, avevamo ottenuto un risultato analogo», ricorda Mario Radovich, ricercatore Inaf a Padova. «Ora con il doppio dell’area non solo abbiamo ridotto gli errori sistematici, ma abbiamo anche analizzato i dati utilizzando approcci diversi: questa piccola, ma significativa, discrepanza rimane e potrebbe indicare piccoli cedimenti nel modello standard. Per il momento evitiamo ancora possibili interpretazioni teoriche dei nostri risultati, ma ci stiamo concentrando sulle misurazioni e su come farle nel modo più accurato possibile. Per questo motivo stiamo anche seguendo altre strade per confrontarci con il modello cosmologico. Ad esempio, la survey Kids ci sta permettendo di individuare migliaia di ammassi di galassie, di cui riusciamo a misurare la massa».

«Come varia la distribuzione degli ammassi in funzione della loro massa e dell’età dell’universo», aggiunge Federico Marulli, ricercatore al Dipartimento di fisica e astronomia dell’Università di Bologna, «è un’altra predizione del modello cosmologico che possiamo verificare con i nostri dati. La ricerca di ammassi in Kids viene effettuata con Amico, un software sviluppato da Fabio Bellagamba, Mauro Roncarelli e Lauro Moscardini dell’Università di Bologna e Matteo Maturi dell’Università di Heidelberg. Amico sarà anche utilizzato per la ricerca di ammassi con Euclid, il telescopio spaziale che dal 2022 ci fornirà immagini di un’area di cielo vasta quanto un terzo dell’intera volta celeste, e con una risoluzione di gran lunga superiore a quella che si può avere con osservazioni da Terra».

In uno o due anni saranno disponibili le mappe definitive di Kids, che copriranno un’area che è circa il 30 per cento maggiore di quella attuale. A quel punto gli astronomi potranno confrontarli con i primi risultati di Euclid e del Vera Rubin Telescope, un telescopio da Terra circa 60 volte più potente di Vst. Molti dei ricercatori della survey Kids partecipano a entrambi i progetti. «In vista della rivoluzione che verrà realizzata da Euclid e dal Vera Rubin Telescope, Kids rappresenta oggi una survey dall’ampio respiro scientifico, che ci sta permettendo di studiare le proprietà dell’universo da svariati  punti di vista, utilizzando non solo il weak lensing, ma anche la sua versione forte, lo strong lensing (fantastici archi e anelli, immagini di sorgenti lontane distorte dalla gravità di galassie più vicine)», conclude Crescenzo Tortora, ricercatore Inaf a Napoli. «Stiamo scoprendo tante lenti gravitazionali e ne scopriremo molte di più utilizzando gli strumenti di nuova generazione: se scoperte in gran numero, esse rappresenteranno strumenti alternativi per vincolare i modelli cosmologici e per studiare i processi evolutivi nelle galassie».

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