L'Universo visto da Planck

Si è appena conclusa la conferenza stampa in cui l'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha presentato i risultati di Planck, il satellite dedicato allo studio della cosmologia attraverso l'osservazione della radiazione cosmica di fondo nelle frequenze delle microonde (CMB: Cosmic Microwave Background). Il comunicato stampa ufficiale si può leggere a questo link. Qui, vorrei brevemente riassumere i punti salienti.

Credit: ESA and the Planck Collaboration

L'immagine qui sopra sembra quasi condensare l'aumento di informazione che ci ha portato Planck. Ora conosciamo un pochino meglio l'Universo osservabile (la materia ordinaria è passata dal 4.5% al 4.9%), mentre è cambiata la distribuzione di ciò che non conosciamo, sintetizzato con le denominazioni energia e materia oscura. L'energia oscura è passata dal 72.8% al 68.3%, mentre la materia oscura è salita dal 22.7 al 26.8%.

I parametri cosmologici principali misurati da Planck segnano una piccola sorpresa, con una valore più piccolo della costante H₀ di Hubble-Lemaître. Dal valore di 70.2±1.4 km/s/Mpc di Komatsu et al. (2011), che aveva utilizzato principalmente i dati di WMAP, si scende a 67.3±1.2 km/s/Mpc. L'età dell'Universo misurata da Planck è 13.81±0.05 miliardi di anni, contro i 13.76±0.11 miliardi di anni di WMAP. Quindi, entro i limiti degli errori sperimentali, i due valori sono consistenti, ma si noti la diminuzione dell'errore nella misura di Planck, dovuto alla migliore qualità dei dati. 

Credit: ESA and the Planck Collaboration

Un altro punto interessante sono le anomalie su grande scala (vedi figura sopra). Intraviste da WMAP e altri satelliti e strumenti del passato, sono ora confermate da Planck e si è rimossa la possibilità che potessero essere effetti di contaminazione del Sistema Solare, della Via Lattea, o effetti strumentali. Si tratta quindi di capire di che si tratta. 

I risultati di Planck contribuiscono a consolidare il modello inflazionario, ma nuove e importanti informazioni potranno arrivare una volta che le analisi dei dati di polarizzazione saranno completate.  

Il PI (Principal Investigator) di Planck LFI, Nazzareno Mandolesi

Infine, una piccola nota di soddisfazione: come italiano, è un piacere vedere che al successo di questa missione ha contribuito anche il nostro paese, principalmente con la costruzione del Low Frequency Instrument (LFI) sotto la guida di Nazzareno Mandolesi dell'Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica (IASF) dell'INAF di Bologna. La cosa mi fa piacere anche dal punto di vista personale, visto che ho lavorato allo IASF di Bologna dal 2000 al 2009 e conosco moltissimi dei tecnici e ricercatori che hanno lavorato alla costruzione dello strumento. A loro va tutta la mia ammirazione e stima per questo straordinario successo. 

Aggiornamento, 22 Marzo: Alcune interviste ai protagonisti italiani di Planck.

 

Il lato Oscuro dell'Universo (misure recenti)

I due gruppi di ricerca citati nel post precedente hanno basato le loro conclusioni su un numero piuttosto limitato di osservazioni: 17 supernovae per l'High-Z Cosmology Team e 42 per il Supernova Cosmology Project. In ogni caso i risultati convergono verso la medesima conclusione e cioè che l'Universo sembra accelerare la sua espansione.

Da quando l'esistenza dell'energia oscura è stata dimostrata, si è scatenata una corsa per proporre teorie, spesso assai esotiche, che potessero spiegarne la natura. Due sono in particolare le teorie più accreditate:

• la costante cosmologica, che prende il nome dal "più grande errore" di Einstein, ovvero una densità costante di energia che riempie in modo omogeneo tutto lo spazio,
• la quintessenza, un campo dinamico la cui densità d'energia varia nello spazio e nel tempo.

Nel 2005 si è costituito un team internazionale di 28 cosmologi, denominato ESSENCE, che prevede di studiare fino al 2008 ben 200 supernovae ad elevato redshift, cioè molto lontane, con i più potenti strumenti attualmente a disposizione come il VLT e il telescopio spaziale.

I risultati ottenuti dalle prime 60 supernovae sono stati giudicati talmente interessanti da essere già stati pubblicati in tre recenti articoli. In particolare nel terzo articolo si sostiene che, con i dati disponibili al momento, il modello più probabile pare essere quello della costante cosmologica.

Einstein introdusse questo termine per rendere statico l'Universo, come a quel tempo si credeva, dal momento che la sua equazione della Relatività Generale prevedeva invece un Universo non statico. Quando Edwin Hubble scoprì che l'Universo è in espansione, egli stesso bollò la costante cosmologica come il peggior errore della sua vita; tuttavia oggi questo suo "errore" sembra essere proprio il modello che meglio si adatta ai dati. Oggi la costante cosmologica viene identificata con l'energia del vuoto, che svolge un ruolo fondamentale in altre moderne teorie fisiche.

Vedere anche:

http://it.wikipedia.org/wiki/Energia_oscura

http://it.wikipedia.org/wiki/Energia_del_vuoto

http://it.wikipedia.org/wiki/Effetto_Casimir