C’è sempre un pizzico di malinconia quando un capitolo che ha assorbito tanti anni di lavoro giunge al termine. Nel caso dell’Atacama Cosmology Telescope (Act), questi anni sono stati quasi venti e ora il telescopio ha completato la sua missione. Tuttavia, come scrisse Antoine de Saint-Exupéry, per ogni fine c’è un nuovo inizio: alcune conclusioni a cui sono giunti gli scienziati aprono nuove strade per l’intera comunità scientifica.
I tre articoli appena pubblicati sul Journal of Cosmology and Astroparticle Physics dalla collaborazione Act descrivono e contestualizzano in dettaglio la sesta e ultima data release di Act, forse la più importante, che segna significativi progressi nella nostra comprensione dell’evoluzione dell’universo e del suo stato attuale.
Atacama Cosmology Telescope. Crediti: Act Collaboration
I dati di Act chiariscono diversi punti fondamentali: la misura della costante di Hubble – il parametro che indica la velocità di espansione dell’universo, una sorta di “tachimetro cosmico” – ottenuta da osservazioni a distanze cosmologiche molto grandi viene confermata e rimane nettamente diversa dal valore derivato dallo studio dell’universo vicino. I risultati consolidano dunque la cosiddetta tensione di Hubble, che mette in discussione il modello oggi impiegato per descrivere il cosmo.
«I nostri nuovi risultati dimostrano che la costante di Hubble dedotta dai dati Act del fondo cosmico a microonde concorda con quella di Planck, non solo dai dati di temperatura, ma anche dalla polarizzazione, rendendo la tensione di Hubble ancora più robusta», spiega Colin Hill, cosmologo alla Columbia University e co-autore di uno degli articoli.
Negli ultimi decenni, proprio a causa della tensione di Hubble, sono state proposte molte versioni “estese” del modello standard per cercare di risolvere la discrepanza. In uno dei tre nuovi articoli, guidato da Erminia Calabrese, cosmologa dell’Università di Cardiff, i principali modelli estesi (ce ne sono circa trenta) sono stati testati rispetto ai nuovi dati. Il risultato? «Sono spariti», dice Calabrese. «Li abbiamo valutati in modo completamente indipendente. Non stavamo cercando di smontarli, ma solo di studiarli. E il risultato è chiaro: le nuove osservazioni, su nuove scale e in polarizzazione, hanno praticamente eliminato la possibilità di questo tipo di esercizio».
Spazzare via una serie di teorie che miravano a risolvere un problema potrebbe non sembrare entusiasmante. «Riduce un po’ il “campo di gioco” teorico», ammette Calabrese. Ma è una buona notizia: significa fare pulizia, restringere i percorsi praticabili e non sprecare più energie in ciò che è evidentemente un vicolo cieco.
Porzione di mappa dell’intensità totale del fondo cosmico a microonde, con i vettori di polarizzazione sovrapposti. Sia la mappa sia i vettori provengono da una combinazione Act DR6 + Planck f090 + f150, scelta per massimizzare il rapporto segnale/rumore; tuttavia, in polarizzazione il contributo dominante è quello di Act. Crediti: Atacama Cosmology Telescope collaboration
Infine, ma non meno importante, Act fornisce nuove mappe di polarizzazione del fondo cosmico a microonde che completano le mappe di Planck, ma con una risoluzione molto più alta. «Quando le confrontiamo, è un po’ come pulire gli occhiali», dice Calabrese.
«È la prima volta che un nuovo esperimento raggiunge lo stesso livello di capacità osservativa di Planck», spiega Thibaut Louis dell’Université Paris-Saclay e Cnrs/In2p3, primo autore di uno dei tre articoli appena pubblicati.
Il satellite Planck dell’Agenzia spaziale europea (Esa), lo ricordiamo, è stato lanciato nel 2009 con l’obiettivo di mappare la radiazione cosmica di fondo con estrema precisione. I cosmologi descrivono spesso questa radiazione come la “luce fossile” dell’universo, emessa durante le prime fasi dell’evoluzione cosmica. Le sue osservazioni hanno permesso agli scienziati di ricostruire la composizione, l’età e la geometria dell’universo primordiale.
Planck è stata una missione storica, ma ha lasciato alcune lacune, molte delle quali sono state ora colmate grazie al lavoro di Act. A differenza di Planck, che era un satellite in orbita, Act è un telescopio terrestre situato a circa 5mila metri di altitudine nel deserto di Atacama in Cile (e come tale non ha ovviamente la stessa copertura del cielo di Planck). Mentre Planck si è concentrato principalmente sulla misurazione della temperatura della Cmb, Act ha osservato anche la sua polarizzazione, in particolare in questa ultima release di dati.
Con quest’ultima data release di Act, gli scienziati hanno ottenuto un’immagine molto più nitida dell’universo “infante” rispetto a quella fornita da Planck. «Ciò è dovuto principalmente al fatto che Act ha un diametro maggiore – sei metri rispetto al metro e mezzo di Planck – e la nitidezza aumenta con le dimensioni dello specchio», spiega Sigurd Naess dell’Università di Oslo, uno degli autori principali dell’articolo. «Ma è anche perché le immagini della luce polarizzata di Act sono molto più sensibili di quelle di Planck». Uno dei tre nuovi articoli presenta questa nuova mappa, mentre un altro mostra gli spettri di potenza angolari ottenuti dalle mappe, fondamentali per gli studi cosmologici.
Ciò non significa che i risultati di Planck siano ormai obsoleti. Al contrario, come sottolinea Louis, «la vera importanza dei nuovi dati è che sono complementari a quelli precedenti e insieme contribuiscono a un quadro composito estremamente ricco».
Lungi dall’essere la fine di un progetto, la sesta e ultima release di Act segna un nuovo inizio, che si spera ci avvicinerà alla comprensione del nostro universo e alla risoluzione di alcuni dei suoi più grandi misteri ancora irrisolti. «Vogliamo che la comunità continui a utilizzare ed esplorare questi dati», conclude Calabrese. «Abbiamo fornito la prima interpretazione, nella quale abbiamo una grande esperienza dopo anni di lavoro su questo strumento. Ora siamo lieti di consegnare i dati alla comunità per esplorazioni future e continue».
Per saperne di più:
- Leggi su Journal of Cosmology and Astroparticle Physics l’articolo “The Atacama Cosmology Telescope: DR6 maps” di Sigurd Naess, Yilun Guan, Adriaan J. Duivenvoorden, Matthew Hasselfield, Yuhan Wang and the Atacama Cosmology Telescope collaboration
- Leggi su Journal of Cosmology and Astroparticle Physics l’articolo “The Atacama Cosmology Telescope: DR6 power spectra, likelihoods and ΛCDM parameters” di Thibaut Louis, Adrien La Posta, Zachary Atkins, Hidde T. Jense and the Atacama Cosmology Telescope collaboration
- Leggi su Journal of Cosmology and Astroparticle Physics l’articolo “The Atacama Cosmology Telescope: DR6 constraints on extended cosmological models” di Erminia Calabrese, J. Colin Hill, Hidde T. Jense, Adrien La Posta and the Atacama Cosmology Telescope collaboration