Polarisation_CMB_Planck

La nuova ‘ricetta cosmica’ di Planck

I recenti dati di Planck e i relativi articoli sono stati sottomessi al giornale Astronomy & Astrophysics e sono disponibili sul sito online dell’ESA. Queste informazioni forniscono non solo una nuova ‘ricetta cosmica’, in termini del contenuto di materia ed energia dell’Universo, ma anche la sua età, la nascita delle prime stelle e il tasso di espansione dello spazio. 

Dal 2009 al 2013, il satellite Planck ha osservato la radiazione cosmica di fondo, la luce più antica che siamo in grado di osservare nell’Universo. I risultati di questo progetto scientifico comprendono una grande quantità di dati il cui immenso valore è di fondamentale importanza per diversi campi dell’astrofisica. Essi includono una mappa della radiazione di fondo polarizzata dovuta alla polvere interstellare, un catalogo di oltre 13 mila dense e fredde nubi intergalattiche, 1653 ammassi galattici rivelati mediante l’interazione con la radiazione di fondo, così come l’informazione sul modo con cui la materia si è gradualmente addensata nel corso degli ultimi 10 miliardi di anni e per ultima, ma non per importanza, una mappa su tutto il cielo della radiazione cosmica di fondo (post), che permette agli astronomi di studiare la distribuzione della materia 380 mila anni dopo il Big Bang. Grazie a questi dati, la nostra comprensione dell’Universo primordiale ha aperto un nuovo capitolo rendendo possibile esplorare ogni aspetto del modello cosmologico standard (Lambda-CDM).

Credit: ESA/Planck/E. Hivon/CNRS

Nella mappa mostrata in figura, i colori rappresentano le variazioni della temperatura della radiazione cosmica di fondo rispetto al suo valore medio. Le regioni blu, più fredde, e quelle rosse, più calde, forniscono delle evidenze osservative delle variazioni di densità della materia durante le fasi primordiali della storica cosmica. Inoltre, la mappa fornisce le indicazioni relative alla direzione ed intensità della polarizzazione, una sorta di “impronte digitali” che mostrano i movimenti della materia mentre si aggrega verso le regioni più dense allontanandosi da quelle meno dense.

Dunque, i nuovi dati permettono così di determinare in maniera ancora più precisa il contenuto in termini di materia-energia dell’Universo:

  • 4,9% materia ordinaria (4,9% rispetto ai dati del 2013)
  • 25,9% materia scura (26,8% rispetto ai dati del 2013)
  • 69,2% energia scura (68,3% rispetto ai dati del 2013)

L’epoca a cui si sono formate le prime stelle viene stimato attorno a 550 milioni di anni dopo il Big Bang (post). Infine, grazie all’elevata precisione con cui sono state realizzate le misure, i ricercatori sono stati in grado di calcolare l’attuale ritmo di espansione dell’Universo (67,8 km/sec/Mpc, rispetto al valore 67.15 Km/sec/Mpc ottenuto con i dati del 2013) da cui si ricava un’età di 13,77 miliardi di anni (rispetto a 13,82 miliardi di anni dai dati del 2013).

Ad ogni modo, sono i dati relativi alla polarizzazione della radiazione cosmica che hanno dato un impulso all’abilità degli scienziati di verificare un certo numero di ipotesi sull’Universo, sia in termini di leggi fisiche che delle proprietà dei suoi costituenti (neutrino e materia scura). In più, il nuovo catalogo degli ammassi galattici ha permesso di affinare i parametri cosmologici che governano la formazione delle strutture cosmiche, come la massa dei neutrini e l’epoca della reionizzazione. Oggi, questi dati forniscono agli scienziati di tutto il mondo una base solida per esplorare le epoche cosmiche più remote e, in particolare, quel meccanismo fisico noto come inflazione cosmica, che avrebbe trasformato l’Universo da uno stato iniziale estremamente caotico ad un mezzo relativamente omogeneo condito, per così dire, da minuscole fluttuazioni di densità che hanno portato nel corso del tempo alla formazione delle galassie e degli ammassi.

CNRS: Planck reveals the dynamic side of the Universe
arXiv: Planck 2015 results. XIII. Cosmological parameters

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