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Le enigmatiche anomalie presenti nella mappa di Planck: vere o false?

Il satellite Planck dell’ESA ci ha fornito la mappa più dettagliata della radiazione cosmica di fondo, il residuo della “grande esplosione iniziale” che ha dato origine al nostro Universo (post). La mappa, però, mostra delle peculiarità che contrastano con il modello standard della cosmologia, che descrive l’evoluzione del cosmo a partire dal Big Bang. La domanda è: chi ha ragione, la mappa o il modello? Oggi, un gruppo di scienziati della EPFL in Svizzera e della CEA in Francia hanno dimostrato che queste peculiarità misteriose scompaiono se i dati di Planck vengono analizzati in maniera differente e se si prendono in considerazione altri effetti, come ad esempio il moto della Via Lattea.

I nostri occhi sono abituati a vedere la luce visibile ma esistono altre lunghezze d’onda che compongono lo spettro elettromagnetico e che noi non siamo in grado di osservare, come ad esempio la radiazione nelle microonde che riempe tutto il cielo. Da dove proviene? Secondo l’attuale modello cosmologico, questa radiazione fossile emerse quando l’Universo raggiunse una età di appena 380 mila anni dopo il Big Bang. Prima di allora, lo spazio era completamente opaco poichè la luce era intrappolata dal plasma molto caldo. Man mano che lo spazio si raffreddava a causa dell’espansione, gli elettroni ed i protoni si combinarono per formare i primi atomi e la radiazione fu in grado di propagarsi liberamente. In linea di principio, questa ‘prima luce’, la più antica che possiamo osservare, si è propagata nello spazio viaggiando per oltre 13 miliardi di anni ed oggi raggiunge i nostri strumenti sotto forma di microonde. Le minuscole variazioni della radiazione di fondo rappresentano quei ‘siti cosmici’ da cui hanno avuto origine tutte le strutture che possiamo ammirare come stelle, galassie o ammassi.

Grazie alla missione del satellite Planck, gli scienziati dell’agenzia spaziale europea (ESA) hanno costruito una mappa del cielo della radiazione fossile con una risoluzione senza precedenti. Per fare questo, i ricercatori hanno dovuto rimuovere tutte le sorgenti spurie per ottenere quella che è stata definita “la mappa più dettagliata della radiazione cosmica di fondo“, una sorta di ‘fotografia primordiale’ dell’Universo nello spettro delle microonde. Ora, se da un lato i dati sono generalmente in accordo con l’attuale modello del Big Bang, dall’altro la mappa contiene delle stranezze su larga scala, che vengono chiamate ‘anomalie’. Ad esempio, la cosiddetta “cold-spot” è una è una porzione della volta celeste che, se osservata nelle spettro delle microonde, appare più estesa e più fredda rispetto alle proprietà attese della radiazione cosmica di fondo. Tuttavia, stiamo parlando di poche decine di milionesimi di grado che se possono sembrare trascurabili in realtà sono sufficienti per far sì che i dati non siano consistenti con il modello. Infatti, i cosmologi sono in disaccordo per quanto riguarda la sorgente di queste anomalie. Si tratta, forse, di stranezze spiegabili con nuovi meccanismi fisici oppure dobbiamo analizzare i dati di Planck diversamente? Uno studio recente guidato dalla cosmologa Anaïs Rassat della EPFL suggerisce che le tante anomalie presenti nella mappa della radiazione cosmica scompaiono se i dati di Planck vengono analizzati in un altro modo. “Se separiamo i contributi dovuti alle sorgenti di sfondo e di quelle in primo piano e consideriamo gli effetti dovuti al moto della Galassia, si trova che la maggior parte di queste stranezze, come la cold-spot, non risultano più problematiche”, spiega Rassat (ascolta l’intervista di MediaInaf). I metodi applicati in precedenza hanno mascherato quelle regioni dove c’è luce indesiderata. Con questa nuova tecnica Rassat e colleghi hanno potuto esplorare tutto il cielo evitando così di mascherare determinate regioni dello spazio. I dati sono stati poi corretti per il moto della Via Lattea, per la distorsione della luce dovuta alla sua propagazione attraverso particelle cariche in uno spazio in espansione e per gli effetti gravitazionali.

Insomma, se è vero che alcune anomalie non sono ora più problematiche, altre persistono ancora nei dati di Planck. Per Rassat, si tratta comunque di un primo passo verso lo studio sistematico di tutte le possibili irregolarità presenti su larga scala nella mappa della radiazione cosmica di fondo allo scopo di spiegare la loro origine. Fino ad allora ci sarà ancora spazio per considerare anche gli effetti di una nuova fisica.

arXiv: Planck CMB Anomalies: Astrophysical and Cosmological Secondary Effects and the Curse of Masking

Per approfondire questo ed altri argomenti: L’Universo Infante

 

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