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BICEP3, la caccia continua

Si è spenta da poco l’eco che ha fatto il giro della rete in merito all’analisi congiunta dei dati Planck/BICEP2/Keck da cui abbiamo potuto apprendere come la polvere interstellare della Via Lattea abbia falsato quel presunto segnale primordiale che gli scienziati avevano dichiarato come “evidenza sperimentale” correlata con la propagazione di onde gravitazionali nella radiazione cosmica di fondo. Ora, il gruppo di Harvard ha imparato la lezione perciò la ricerca delle onde gravitazionali primordiali si sposterà su una frequenza diversa che sarà utilizzata da un nuovo strumento: BICEP3.

Il Keck Array, formato da cinque telescopi e situato al Polo Sud, è stato cruciale nella ricerca delle onde gravitazionali e lo sarà ancora per la fase successiva. Ogni singolo telescopio è sensibile come l’intero rivelatore BICEP2 e ciò permette all’insieme degli strumenti di catturare segnali molto deboli, in termini di minuscole variazioni di temperatura, e con grande precisione. Un nuovo ruolo che avrà il Keck Array sarà quello di studiare la polvere interstellare: infatti, due dei cinque telescopi sono stati modificati per rivelare la luce polarizzata ad una frequenza più alta rispetto a quella utilizzata da BICEP2, dove ci si aspetta che il contributo della polvere sia tale da polarizzare la radiazione fossile in maniera più significativa. Una misura più precisa della polarizzazione dovuta alla polvere rispetto a quella fornita dal satellite Planck potrebbe dare un peso statistico a quel minimo eccesso di segnale che rimane nei dati di BICEP2 (se quel segnale, dopo tutto, è legato davvero alle onde gravitazionali primordiali). L’array sarà coadiuvato da BICEP3 che possiede la stessa sensibilità strumentale come il Keck Array in una singola unità. Il rivelatore ha già iniziato a raccogliere dati e sarà pienamente operativo a partire dalla fine di questo mese di Febbraio, quando terminerà l’estate antartica. Come il suo precedessore, BICEP3, che avrà 2560 rivelatori rispetto ai 512 di BICEP2, cercherà i modi-B causati dalla propagazione delle onde gravitazionali primordiali ma con una precisione e sensibilità maggiori. Non solo, ma lo strumento potrà, forse, rivelare delle “impronte digitali” ancora più deboli impresse nella radiazione cosmica e legate a quel processo di rapida espansione esponenziale (inflazione cosmica) emerso immediatamente dopo il Big Bang.

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Il Dark Sector Laboratory (DSL) presso il Polo Sud. A sinistra si vede il telescopio del Polo Sud (SPT) e a destra, sul tetto della struttura, è visibile lo scudo del telescopio BICEP3.

BICEP3 osserverà il cielo ad una frequenza di 95 GHz, più bassa rispetto a quella utilizzata da BICEP2 (150 GHz). L’analisi congiunta con i dati di Planck, che ha scansionato il cielo a diverse frequenze fino a 857 GHz, ha suggerito che la polvere interstellare dovrebbe avere un effetto minore a 95 GHz tale cioè, almeno così si spera, da poter rivelare il segnale primordiale associato alle onde gravitazionali. L’Antartide è il luogo perfetto per cercare queste minuscole distorsioni nella luce più antica. Il continente non solo è caratterizzato da un cielo relativamente sereno ma il suo clima secco fa sì che ci sia molto meno vapor acqueo nell’aria che assorbe la radiazione delle microonde. Tuttavia, BICEP3 e il Keck Array potrebbero essere battuti da un rivale. Essi puntano verso la stessa regione di cielo osservata da BICEP2 che, si sa, è dominata dalla polvere galattica più di quanto si immaginasse. Più fortuna potrebbe avere il South Pole Telescope (SPT), che è meno sensibile ma osserva un’area di cielo più grande e con un potere esplorativo maggiore, oppure il telescopio POLARBEAR, installato nel 2012 presso il James Ax Observatory in Cile. Gli astronomi che fanno parte del gruppo SPT e BICEP stanno elaborando una analisi congiunta: partendo dal presupposto che il segnale primordiale risulta molto debole, allora sarà veramente dura discriminarlo da altre sorgenti di modi-B, come quelli dovuti al fenomeno della lente gravitazionale, che lo stesso SPT ha in programma di studiare.

La geometria dei modi-E (a sinistra, in blu) e dei modi-B (a destra, in rosso) che caratterizzano la radiazione cosmica polarizzata. I modi-B sono dovuti sia al lensing gravitazionale che alla propagazione delle onde gravitazionali primordiali, il cui segnale è molto debole da rivelare.

Si sa, questo è un campo alquanto competitivo perciò la domanda è: chi sarà il vincitore in questa gara? Ad oggi, pare che il gruppo di BICEP sia ancora davanti a tutti. Alla fine della storia, gli alti e bassi emersi a seguito dei risultati di Planck hanno comunque fatto riflettere gli scienziati dell’esperimento BICEP2 che, nonostante tutto, avrebbero dovuto essere molto più cauti prima di rendere pubbliche certe affermazioni.

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