Dicembre 1, 2022

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Spazio esterno: i valori calcolati dall’esplosione di stelle forniscono più enigmi

Scienze Astrofisica

La scansione accurata dell’universo intensifica il mistero cosmico

L'oggetto si trova a 16.000 anni luce dalla Terra "G299" Sono i resti di una supernova di tipo Ia

G299, situato a 16.000 anni luce dalla Terra, è il residuo di una supernova di tipo Ia.

Fonte: NASA/CXC/U.Texas

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Gli astronomi stanno raccogliendo i dati più accurati finora sulla formazione dell’universo e sulla sua diffusione. Ma i valori calcolati dalle esplosioni stellari creano un altro mistero. C’è un fenomeno fisico che non era noto prima?

wDi cosa è fatto l’universo e quanto velocemente si sta espandendo? Un team di ricerca internazionale ha fornito le risposte più accurate a queste domande fino ad oggi. Per fare ciò, gli astronomi hanno valutato i dati di oltre 1.500 esplosioni stellari fino a 10,7 miliardi di anni luce di distanza. Il problema: la velocità di espansione cosmica determinata in questo modo è in netto contrasto con un valore determinato utilizzando un altro metodo. Gli scienziati scrivono che questo indica l’esistenza di un fenomeno fisico precedentemente sconosciuto nell’universo giovane nel diario astrofisico.

Nell’ambito del progetto Pantheon+, il team ha studiato la luminosità delle esplosioni stellari di un certo tipo nel tempo raccolti e valutati. Quando una stella come il nostro sole consuma completamente la sua riserva di energia nucleare, finisce per diventare una nana bianca. Solo delle dimensioni della Terra, i resti di stelle si sono lentamente raffreddati nel corso di miliardi di anni. Tuttavia, se una tale nana bianca forma un sistema binario con una seconda grande stella, può sottrarle materia, principalmente idrogeno gassoso.

Alla fine, la nana bianca avrà accumulato così tanto idrogeno fresco che si verificherà un’esplosione termonucleare, una supernova di tipo I. Queste esplosioni sono di grande valore per gli astronomi perché brillano tutte con la stessa luminosità. Pertanto, la luminosità di questa supernova nel cielo terrestre dipende solo dalla sua distanza. Dalla luminosità osservata dell’esplosione stellare, gli astronomi possono calcolare la distanza della supernova.

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Armati di questa scala cosmica, gli esploratori del cielo possono determinare di cosa è fatto l’universo e quanto velocemente si sta espandendo osservando diverse supernove a diverse distanze. Innanzitutto, i dati del Pantheon+ confermano il modello cosmologico precedente con una precisione senza precedenti: la questione di quali stelle, pianeti e anche noi umani costituiscano solo una minuscola frazione di circa il cinque percento dell’universo. La materia oscura e l’energia oscura dominano l’universo.

La materia oscura contribuisce per circa il 29% all’universo e assicura che le galassie e gli ammassi di galassie siano tenuti insieme dalla gravità: la materia normale visibile da sola non sarebbe sufficiente per questo. Senza la materia oscura, le stelle, i pianeti e qualsiasi forma di vita nell’universo non esisterebbero. I ricercatori sospettano che la materia oscura sia composta da particelle precedentemente sconosciute. Ma tutti i tentativi di rintracciare tali particelle sono finora falliti.

L’espansione cosmica sta accelerando

L’energia oscura è più misteriosa. L’universo è stato creato 13,8 miliardi di anni fa con il Big Bang e da allora si è espanso. Questa espansione cosmica deve essere lentamente rallentata dall’attrazione della materia. In realtà, è vero il contrario: sta accelerando. I ricercatori vedono come una causa l’energia interna di un tipo di stanza. I dati del Pantheon+ ora mostrano che questa energia oscura potrebbe non essere cambiata nel corso della storia cosmica, è costante.

La risposta di Pantheon+ alla domanda sulla velocità con cui l’universo si sta espandendo oggi è esplosiva. Gli astronomi descrivono il tasso di espansione utilizzando la costante di Hubble, dal nome di Edwin Hubble, lo scopritore dell’espansione cosmica. Pantheon+ fornisce un valore di 73,4 per la costante di Hubble con un’incertezza di solo 1,3%.

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Tuttavia, esiste un secondo metodo indipendente per determinare la costante di Hubble. Si basa su uno studio dettagliato della radiazione cosmica di fondo – un tipo di eco della radiazione del Big Bang – e fornisce un valore di 67,4 con un’incertezza dello 0,7 per cento. I valori numerici indicano chilometri al secondo, poiché la distanza tra due oggetti di 3,26 milioni di anni luce ciascuno – un megaparsec – aumenta l’uno dall’altro.

La differenza tra i due valori è chiamata tensione di Hubble. Finora, i ricercatori sperano ancora che la differenza si riveli semplicemente un errore statistico. Ma con i nuovi dati del Pantheon+, la probabilità che ciò sia scesa ben al di sotto del decimillesimo di percento.

Maggiori informazioni sull’astronomia e sui viaggi nello spazio

“Speravamo di trovare una possibile soluzione al nostro problema con i dati”, Il coautore Dillon Pruitt dice: Dall’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA. “Invece, dobbiamo ignorare molte delle restanti spiegazioni e le differenze sono più gravi che mai”. Lo sforzo di Hubble punta a una nuova fisica nel giovane universo e ora ci sono molte considerazioni teoriche. “Ma queste teorie non hanno ancora resistito al processo scientifico”, quindi possono essere verificate con più dati osservativi, dice Pruitt.

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