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GLI INDIZI DA UNA NUOVA SURVEY
Un’origine più esotica per la ‘macchia fredda’ nella CMB

Secondo uno studio recente, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, la presenza di un supervuoto non sarebbe all’origine della cosiddetta ‘macchia fredda’ nella radiazione cosmica di fondo. Nuovi indizi lascerebbero aperta la strada a spiegazioni più esotiche come, ad esempio, una possibile collisione tra due universi.

Fig.1 – La mappa della radiazione cosmica di fondo (CMB) prodotta dal satellite Planck. In rosso le regioni a temperatura leggermente più alta mentre in blu le regioni leggermente più fredde. La Cold Spot è mostrata nell’inserto, con le differenze di temperatura espresse in milionesimi di grado. Crediti: ESA e Durham University

È noto che la radiazione cosmica di fondo (Cosmic Microwave Background, CMB), l’eco del Big Bang, presenta delle anomalie, tra cui la cosiddetta Cold Spot. Si tratta di una zona di cielo, con una temperatura di circa 0,00015 gradi più bassa rispetto alle regioni circostanti, che inizialmente si pensava fosse stata causata da un’enorme vuoto cosmico, esteso miliardi di anni-luce, contenente un numero esiguo di galassie.

L’espansione accelerata dell’Universo fa sì che i vuoti determinino un leggero redshift sulla luce, attraverso l’effetto Sachs-Wolfe, man mano che essa si propaga nello spazio. Nel caso della CMB, questo effetto si osserva mediante la presenza di “macchie” che hanno mediamente una temperatura più bassa rispetto alle regioni circostanti.

Dunque, gli astronomi proposero che un enorme vuoto cosmico interposto lungo la linea di vista potesse, in parte, lasciare l’impronta della sua presenza nella macchia fredda la cui origine è stata a lungo dibattuta nell’ambito dei modelli cosmologici. In precedenza, la maggior parte delle ricerche riguardanti le strutture cosmologiche più grandi, dette supervuoti, collegate alla macchia fredda hanno permesso di stimare la distanza delle galassie mediante i loro colori.

Fig. 2 – La distribuzione 3D delle galassie lungo la linea di vista nella direzione della Cold Spot (ogni puntino è una galassia). La distribuzione delle galassie nella direzione della macchia fredda (puntini color nero) è confrontata con la stessa area di cielo lungo una regione dove è assente la macchia fredda (puntini color rosso). Il numero e la densità delle galassie in queste due regioni è simile, il che rende difficile spiegare l’esistenza della macchia fredda con la sola presenza di vuoti cosmici. Crediti: Durham University

Ma con l’espansione dell’Universo, la luce delle galassie più distanti viene spostata verso lunghezze d’onda più lunghe, secondo un effetto noto come redshift cosmologico. Dunque, l’analisi dei colori delle galassie più distanti permette di stimare il loro redshift e quindi la loro distanza. Tuttavia, queste misure hanno un elevato grado di incertezza.

Oggi, un team dell’Università di Durham, guidato da Ruari Mackenzie e Tom Shanks, ha presentato i risultati di una survey del redshift di 7000 galassie, osservate 300 alla volta mediante lo spettrografo installato presso l’Anglo-Australian Telescope. Da questo nuovo insieme di dati, i ricercatori concludono che non c’è alcuna evidenza di supervuoti in grado di spiegare la struttura della macchia fredda nell’ambito della cosmologia standard.

Gli autori trovano, invece, che la regione della macchia fredda, che si riteneva prima di questo studio povera di galassie, è suddivisa in vuoti più piccoli circondati da ammassi di galassie. La struttura a “bolla di sapone” è molto simile ad altre regioni dell’Universo, come si vede nella figura 2. «I vuoti che abbiamo rivelato non possono spiegare la macchia fredda nell’ambito della cosmologia standard», spiega Mackenzie. «Esiste la possibilità che, in futuro, possa essere proposto qualche modello non-standard anche se i nostri dati pongono vincoli stringenti ad ogni tentativo del genere».

Se davvero non esiste alcun supervuoto che possa spiegare la macchia fredda, le simulazioni numeriche realizzate con i parametri della cosmologia standard forniscono una probabilità di 1 su 50 che la Cold Spot sia casuale. «Ciò significa che non possiamo escludere interamente il fatto che la macchia fredda sia causata da una fluttuazione improbabile nell’ambito dei modelli cosmologici standard. Ma se non è così, allora possiamo introdurre delle spiegazioni più esotiche», aggiunge Shanks.

«Forse, la più eccitante di queste spiegazioni è che la macchia fredda può essere stata causata da una collisione con un universo-bolla vicino», continua Shanks. «Se un’analisi più approfondita dei dati della CMB proverà questo, allora la Cold Spot potrebbe rappresentare la prima evidenza del multiverso, dove cioè esistono miliardi di altri universi come il nostro».

Per ora, tutto ciò che possiamo dire è che l’assenza di supervuoti ha un po’ sbilanciato il pensiero verso spiegazioni più insolite della macchia fredda. Ma queste idee avranno necessariamente bisogno di essere verificate da osservazioni più dettagliate della radiazione cosmica di fondo.

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