Una straordinaria mappa dell’universo primordiale creata con il telescopio spaziale Planck

Mappa della radiazione cosmica di fondo creata con il telescopio spaziale Planck (Immagine ESA and the Planck Collaboration)
Mappa della radiazione cosmica di fondo creata con il telescopio spaziale Planck (Immagine ESA and the Planck Collaboration)

L’ESA ha presentato la miglior mappa finora creata della radiazione cosmica di fondo grazie alle rilevazioni della sonda spaziale Planck Surveyor. Questa mappa mostra com’era l’universo prima che si formassero le galassie, quando aveva circa 380.000 anni. I risultati mostrano alcune caratteristiche che non sono al momento spiegate e potrebbero richiedere nuovi progressi nel campo della fisica.

La radiazione cosmica di fondo, indicata con gli acronimi inglesi CMB o CMBR, è il residuo delle primissime fasi di vita dell’universo ed è considerata una delle prove del Big Bang. Essa venne predetta nel 1948 da George Gamow, Ralph Alpher, e Robert Herman ma solo nel 1965 Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson la rilevarono con un radiometro e per la loro scoperta ricevettero il Premio Nobel per la fisica nel 1978.

Nei decenni successivi vennero effettuate varie ricerche sulla radiazione cosmica di fondo con strumenti sempre più precisi. Nel 1989, la NASA lanciò il satellite COBE (COsmic Background Explorer), che aveva lo scopo di misurare lo spettro di questa radiazione e di verificare l’esistenza di anisotropie, ovvero in termini molto semplici disuniformità. Nel 2006, due dei principali ricercatori del progetto COBE, John C. Mather e George F. Smoot, ricevettero il Premio Nobel per la fisica per tale ricerca.

Nel 2001, la NASA lanciò il satellite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), con lo scopo di misurare i resti della radiazione cosmica di fondo, in sostanza un successore di COBE con strumenti più precisi. La sua missione venne conclusa nel 2010.

Nel maggio 2009, l’ESA lanciò un suo satellite, il Planck Surveyor, uno speciale telescopio spaziale costruito con la collaborazione della NASA dopo la fusione dei progetti COBRAS, diventato lo strumento Low Frequency Instrument (LFI) e SAMBA, diventato lo strumento High Frequency Instrument (HFI). Gli strumenti sono stati raffreddati a temperature bassissime con un sofisticato sistema per limitare la quantità di radiazioni elettromagnetiche da essi emesse evitando quindi interferenze con il loro funzionamento: LFI è stato portato ad una temperatura di circa 20 Kelvin, HFI addirittura a 0,1 Kelvin.

I risultati delle rilevazioni della sonda spaziale Planck sono in parte sorprendenti. Le fluttuazioni nelle temperature della radiazione cosmica di fondo non corrispondono alle previsioni. Anche l’asimmetria nelle temperature medie negli emisferi opposti del cielo è inaspettata. Una zona fredda nella costellazione dell’Eridano chiamata macchia fredda nella radiazione cosmica risulta più ampia di quanto gli scienziati immaginassero.

Le rilevazioni della sonda spaziale WMAP avevano in realtà fornito alcuni indizi di queste rilevazioni ma la maggior precisione di Planck elimina i dubbi che erano stati avanzati. La conseguenza è che i modelli cosmologici dovranno essere rivisti per comprendere le cause alla base delle rilevazioni inaspettate.

Altri risultati delle prime analisi dei dati ottenuti dal satellite Planck sembrano quasi banali. Essi suggeriscono che l’universo sia di quasi cento milioni di anni più vecchio di quanto stimato in precedenza, portando la sua età a 13,82 miliardi di anni. sembra anche che sia composto per il 4,9% di materia normale, per il 26,8% di materia oscura e per il 68,3% di energia oscura.

Come sempre in questi casi, c’è un’enorme quantità di dati che continueranno ad essere analizzati, anche con l’uso di un supercomputer Cray XE6 chiamato Hopper in onore della scienziata Grace Hopper. Per questo motivo, è previsto che i risultati completi delle rilevazioni del satellite Planck verranno rilasciati appena nel 2014.

La missione Planck è già un successo straordinario perché porterà a modelli cosmologici più precisi. Parecchi articoli sono già stati pubblicati da scienziati che lavorano a questa missione subito dopo la presentazione della nuova mappa della radiazione cosmica di fondo. Questo è solo l’inizio perché il telescopio spaziale Planck ha permesso di fare un bel passo avanti nel campo dell’astrofisica e in particolare nella nostra conoscenza dell’universo.



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