C’è una grande scoperta sull’universo

Un gruppo di astrofisici dice di avere trovato le prove della teoria sull’espansione estremamente rapida dell’universo poco dopo l'inizio del Big Bang

di Emanuele Menietti – @emenietti

Lunedì 17 marzo un gruppo di ricercatori guidato da John Kovac dell’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, una delle più importanti organizzazioni scientifiche nel campo dell’astrofisica al mondo, ha annunciato di avere trovato per la prima volta una serie di prove che dimostrano la correttezza dell’inflazione cosmica, cioè la teoria formulata alla fine degli anni Settanta per spiegare ciò che accadde nei primissimi istanti del Big Bang, il momento in cui si creò ed ebbe inizio il processo di espansione dell’universo. Se la scoperta di Kovac e colleghi sarà confermata, sarà la più importante per la cosmologia degli ultimi decenni e permetterà di perfezionare e ampliare le teorie che in sostanza spiegano come si è formato tutto ciò che abbiamo intorno, il Post compreso.

Il gruppo di ricerca guidato da John Kovac ha fatto la sua scoperta dopo anni di lavoro nell’ambito di un progetto che si chiama BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), un esperimento per studiare alcune variazioni all’interno della radiazione cosmica di fondo, la traccia elettromagnetica lasciata dopo l’inizio del Big Bang. Le osservazioni di BICEP2 sono state effettuate con un radiotelescopio in una piccola porzione di cielo sopra il Polo Sud, luogo scelto per la sua aria molto asciutta e pulita, che favorisce le osservazioni.

Inflazione cosmica
Per comprendere la portata della scoperta occorre fare qualche piccolo passo indietro nel tempo, di circa 13,8 miliardi di anni. Secondo la teoria dell’inflazione, un centimiliardesimo di yoctosecondo (uno yoctosecondo equivale a un milionesimo di trilionesimo di secondo, tempo di averlo imparato e ci sono già stati un sacco di yoctosecondi, avvisati) dopo la nascita dell’universo, lo spazio-tempo si espanse a una velocità estrema, superiore a quella della luce. Questo fenomeno, per chi se lo stesse chiedendo, non violò la teoria della relatività ristretta di Einstein secondo cui nulla può muoversi più velocemente della luce, perché durante l’inflazione lo spazio stesso si stava espandendo. Per capirci, quello che siamo abituati a chiamare Big Bang è l’intero processo: la nascita dell’universo e la sua espansione, con il suo conseguente raffreddamento. L’inflazione è parte del fenomeno.

Quando fu formulata tra la fine degli anni Settanta e i primi Ottanta, a cominciare dalle ricerche del fisico statunitense Alan Guth e di quello sovietico Alexei Starobinski, la teoria dell’inflazione fece breccia nella comunità scientifica perché consentiva di spiegare diversi altri fenomeni osservati nello spazio e non giustificabili con la teoria standard del Big Bang. Ma restava pur sempre qualcosa di teorico, da dimostrare nella pratica. Negli anni seguenti tra gli indizi che indicavano di essere sulla strada giusta ci fu la mappatura sempre più precisa della radiazione cosmica di fondo, che si stima iniziò a saturare l’universo circa 380mila anni dal Big Bang. Prima di allora l’universo era letteralmente un posto troppo caldo perché potesse succedere qualcosa che portasse al processo di formazione di stelle e pianeti.

Le “prove”
La radiazione cosmica di fondo, cioè la traccia degli eventi che accaddero miliardi di anni fa, può essere rilevata attraverso i radiotelescopi, che a differenza di quelli tradizionali non osservano la luce visibile ma le onde radio che il nostro occhio non riesce a percepire (fortunatamente, per noi l’arcobaleno è più che sufficiente). In anni di osservazioni gli astronomi hanno imparato che la radiazione è sostanzialmente uniforme e contiene piccolissime oscillazioni di temperatura. Questa condizione è da tempo un importante indizio a sostegno della teoria dell’inflazione: l’universo si sarebbe formato da una regione concentratissima che la luce ha potuto attraversare per intero dal momento in cui si è creata a quello in cui si è espansa. Il fatto che l’abbia saturata tutta spiega perché la radiazione che si riesce ancora a osservare oggi è omogenea in termini di temperatura e di densità.

modi-b-osservati

Tutti gli elementi che abbiamo visto sono stati per lungo tempo le prove migliori per dimostrare la teoria dell’inflazione, ma fino a oggi mancava una prova schiacciante e diretta. I ricercatori di BICEP2 sembra siano riusciti a trovarla: hanno misurato la presenza dei “modi B”, un tipo di polarizzazione nella radiazione di fondo. Semplificando, quando si verificò l’inflazione si produssero delle onde gravitazionali, che a loro volta produssero i modi B, una sorta di piccole increspature e perturbazioni nella radiazione cosmica di fondo.

Kovac e i suoi ricercatori dicono di avere osservato per la prima volta in una porzione di cielo le increspature dei modi B, grazie al telescopio in Antartide. La loro osservazione conferma la solidità della teoria dell’inflazione e tra le altre cose conferma l’esistenza delle onde gravitazionali, ipotizzata per la prima volta ai primi del Novecento dalla relatività generale.

Verifiche
Il team di ricerca di BICEP2 ha eseguito i test, poi li ha fatti di nuovo e poi ancora e ancora, lavorando per anni sui dati ottenuti con le strumentazioni dell’esperimento. Il gruppo di Kovac è conosciuto per essere da sempre molto prudente e attento, quindi è probabile che ulteriori osservazioni con strumentazioni più accurate confermeranno i risultati ottenuti finora. La documentazione che per la prima volta conferma la validità della teoria dell’inflazione sarà pubblicata a breve su una rivista scientifica, ma i testi sono già stati pubblicati online e messi a disposizione della comunità scientifica. Un altro team, dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA) è al lavoro per studiare la radiazione cosmica di fondo con un esperimento separato, basato sui dati raccolti dal satellite Planck. La loro ricerca potrà rafforzare le prove raccolte da BICEP2, o mettere in discussione alcuni dei suoi risultati.

Riassumendo tantissimo: oggi un gruppo di astrofisici ha annunciato di avere trovato per la prima volta le prove di che cosa accadde a 10-35 secondi dopo il grande botto che portò alla formazione dell’universo; le prove, dicono, confermano che 13,8 miliardi di anni fa qualcosa di incredibilmente concentrato iniziò a espandersi a una enorme velocità.

Abbonati al

Dal 2010 gli articoli del Post sono sempre stati gratuiti e accessibili a tutti, e lo resteranno: perché ogni lettore in più è una persona che sa delle cose in più, e migliora il mondo.

E dal 2010 il Post ha fatto molte cose ma vuole farne ancora, e di nuove.
Puoi darci una mano abbonandoti ai servizi tutti per te del Post. Per cominciare: la famosa newsletter quotidiana, il sito senza banner pubblicitari, la libertà di commentare gli articoli.

È un modo per aiutare, è un modo per avere ancora di più dal Post. È un modo per esserci, quando ci si conta.