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L’Universo sta accelerando, ma non troppo

Un gruppo di astronomi guidati dai colleghi dell’Università dell’Arizona hanno trovato sorprendentemente che le supernovae di tipo Ia, utilizzate per misurare le distanze cosmologiche, possono essere classificate in due popolazioni ben distinte. Questi risultati hanno delle implicazioni importanti per comprendere quanto velocemente si sta espandendo il nostro Universo. I risultati sono pubblicati su Astrophysical Journal.

La supernova (nel cerchio) catturata dallo strumento UVOT a bordo del satellite Swift il 22 Gennaio 2014. Credit: NASA/Swift/P. Brown, TAMU

Una determinata classe di supernovae, ossia stelle che esplodono appena raggiungono le fasi finali della loro evoluzione stellare, sono più diverse di quanto ipotizzato in precedenza. Il fatto più importante è che questa scoperta potrebbe implicare che l’accelerazione dell’espansione cosmica non sarebbe così elevata. Gli astronomi, guidati da Peter A. Milne del Dipartimento di Astronomia dell’Università dell’Arizona e dello Steward Observatory, hanno trovato che le supernovae di tipo Ia, che sono state considerate così uniformi al punto che i cosmologi le hanno utilizzate come “candele standard” per determinare le distanze cosmiche, si possono suddividere in realtà in due principali popolazioni. È un pò come comprare delle lampadine da 100 Watt e scoprire che la loro luminosità non è la stessa. “Abbiamo trovato che queste differenze non sono casuali ma ci permettono di separare le SN Ia in due gruppi, in cui il gruppo più vicino a noi ne contiene meno rispetto a quello che si trova a distanze maggiori, cioè quando l’Universo era più giovane”, spiega Milne. “Ci sono popolazioni diverse là fuori e non siamo stati in grado di identificarle prima. L’ipotesi che è stata assunta finora è che man mano che si va verso distanze cosmologiche sempre più grandi, le supernovae Ia sono le stesse. E ciò non sembra essere il caso”. L’importante scoperta fa luce sull’attuale visione in base alla quale l’espansione dell’Universo sta procedendo ad un ritmo sempre più elevato, a causa di una misteriosa forza che chiamiamo energia scura, un risultato per cui Saul Perlmutter, Adam Riess e Brian Schmidt vinsero nel 2011 il Premio Nobel per la Fisica.

La supernova SN 2011fe nella galassia M101 in una immagine del satellite Swift in falsi colori relativi all’emissione UV (in blu) e ottica (in rosso). Credit: NASA/Swift

I ricercatori hanno esaminato un grande campione di supernovae Ia nella banda dell’ultravioletto e del visibile, utilizzando le osservazioni realizzate con il telescopio spaziale Hubble e il satellite Swift. I dati raccolti dal satellite Swift sono stati fondamentali perché le differenze tra le due popolazioni sono minime nell’ottico, che è stato utilizzato in precedenza per rivelare proprio le SN Ia, e diventano più evidenti e significative nell’ultravioletto. “Si tratta di grandi risultati”, ha detto Neil Gehrels, investigatore principale della missione Swift, e co-autore di uno dei due articoli. “Sono felice che Swift abbia fornito tali importanti osservazioni”. Il fatto che esistano due gruppi diversi di SN Ia è iniziato proprio con Swift. “Abbiamo poi proseguito analizzando il trend su altri dati trovando che era sempre presente”, dice Milne. “Man mano che andiamo indietro nel tempo, vediamo un cambiamento nella popolazione delle supernovae”, continua Milne. “L’esplosione presenta qualcosa di diverso se osservata in luce ultravioletta e non appare invece quando viene analizzata in luce visibile. Dato che nessuno ha trovato finora queste differenze, le supernovae Ia sono state tutte classificate nella stessa categoria. Ma se ne avessimo osservate almeno 10 vicine, avremmo trovato che esse sono più ‘arrossate’ in media rispetto ad un campione di 10 supernovae più distanti”.

Gli autori concludono che l’espansione accelerata dell’Universo può essere spiegata dalle differenze di colore tra i due gruppi di supernovae, il che implica una accelerazione inferiore rispetto a quella trovata dalle precedenti osservazioni. Ciò richiederebbe un contributo minore dell’energia scura rispetto a quello che viene attualmente assunto. “I nostri dati suggeriscono che ci potrebbe essere meno energia scura anche se non possiamo fornire un valore numerico”, dice Milne. “Fino all’uscita del nostro lavoro, le due popolazioni di supernovae sono state considerate come la stessa, unica popolazione. Per avere la risposta finale, dobbiamo rifare nuovamente il lavoro, separando la popolazione rossa da quella blu”. Infine, gli autori hanno sottolineato come sarà necessario raccogliere più dati prima che gli scienziati potranno comprendere l’impatto sulle attuali misure dell’energia scura.

University of Arizona: Accelerating Universe? Not So Fast
arXiv: The Changing Fractions of Type Ia Supernova NUV-Optical Subclasses with Redshift