Webb conferma il tasso di espansione dell’universo misurato da Hubble
The Big Bang. Conceptual image of the origin and evolution of the universe.
Il telescopio spaziale James Webb della NASA rappresenta uno strumento potentissimo e fornisce nuove capacità per esaminare e perfezionare alcune delle teorie e dati che abbiamo sul nostro universo. Il premio Nobel Adam Riess della Johns Hopkins University e dello Space Telescope Science Institute ha presentato di recente il suo lavoro e quello dei suoi colleghi che utilizzano le osservazioni di Webb per migliorare la precisione delle misure locali della costante di Hubble che ci informazioni sul tasso di espansione dell’universo.
Cos’è la costante di Hubble?
La costante di Hubble, ossia la velocità di espansione dell’universo, costituisce uno dei parametri fondamentali per comprendere l’evoluzione e il destino ultimo del cosmo. Tuttavia, emerge una persistente discrepanza, denominata “tensione di Hubble”, tra il valore di questa costante misurato mediante una vasta gamma di indicatori di distanza indipendenti e il valore previsto in base al bagliore del Big Bang.
Quando il telescopio spaziale Hubble è stato lanciato, uno dei suoi principali scopi era proprio la misurazione della velocità di espansione del nostro universo. Tale velocità, nota come “costante di Hubble”, prende il nome dall’eminente astronomo Edwin Hubble, pioniere nella scoperta dell’espansione dell’universo. Grazie all’utilizzo del telescopio spaziale Hubble, gli scienziati sono riusciti a misurare con precisione la costante di Hubble e, allo stesso tempo, hanno fatto una scoperta sorprendente: il tasso di espansione dell’universo sta accelerando a causa di una misteriosa forza conosciuta come energia oscura.
Il recente studio che conferma il tasso di espansione dell’universo
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, ha rivelato come le misurazioni del telescopio spaziale Hubble fossero accurate anche se più rumorose rispetto ai nuovi dati raccolti dal telescopio James Webb.
Nel corso degli anni, gli astronomi si sono confrontati con la sfida di misurare la costante di Hubble, la velocità di espansione dell’universo. Tuttavia, c’è stata una persistente discrepanza, nota come “tensione di Hubble”, tra le diverse misurazioni di questa costante, basate su indicatori di distanza diversi. Questa discrepanza ha portato a incertezze sulla durata dell’espansione dell’universo.
Come viene misurato il tasso di espansione dell’universo?
Come affermato nello studio, la luminosità di alcune stelle in galassie remote ci dice quanto sono lontane e quindi quanto tempo la luce ha viaggiato per raggiungerci, mentre i redshift delle galassie ci dicono quanto si è espanso l’universo in quel lasso di tempo, indicandoci quindi il tasso di espansione.
Il telescopio spaziale Hubble, lanciato nel 1990, ha svolto un ruolo cruciale nel cercare di risolvere la sfida legata alla “tensione di Hubble”. Ha permesso di misurare con precisione la luminosità di stelle particolari in galassie remote chiamate Cefeidi, che sono fondamentali per calcolare distanze astronomiche poiché hanno la caratteristica di pulsare e quindi offrono una misurazione precisa della distanza. Queste stelle, se osservate nelle giuste condizioni, sono una chiave fondamentale per calcolare la costante di Hubble. Tuttavia, Hubble ha alcune limitazioni, soprattutto nelle sue misurazioni nella parte dell’infrarosso vicino dello spettro, dove la luce passa indisturbata attraverso la polvere interstellare.
Prima del lancio di Hubble nel 1990 e delle successive misurazioni delle Cefeidi, il tasso di espansione dell’universo era così incerto che gli astronomi non erano sicuri se l’universo si stesse espandendo da 10 miliardi o 20 miliardi di anni.
Le stelle Cefeidi
Questa particolare classe di stelle, le variabili Cefeidi, ha fornito agli scienziati le misure più precise della distanza per oltre un secolo, perché queste stelle sono straordinariamente luminose: sono stelle supergiganti, con una luminosità centomila volte superiore a quella del Sole. Inoltre, pulsano (cioè si espandono e si contraggono nelle dimensioni) in un periodo di settimane che indica la loro luminosità relativa. Più lungo è il periodo, più sono intrinsecamente luminose.
Come detto in precedenza, sono lo strumento di riferimento per misurare le distanze di galassie distanti cento milioni o più di anni luce, un passo fondamentale per determinare la costante di Hubble. Purtroppo, le stelle nelle galassie sono ammassate in uno spazio ridotto dal nostro punto di osservazione distante e quindi spesso non abbiamo la risoluzione necessaria per separarle dalle loro vicine in linea di vista.
Le migliorie introdotte dal telescopio spaziale James Webb
Il telescopio spaziale James Webb, con la sua visione più nitida nell’infrarosso vicino, si presenta come una soluzione alle limitazioni di Hubble. Webb ha il potenziale per separare con precisione la luce delle Cefeidi da quella di altre stelle nelle loro vicinanze, riducendo l’errore nelle misurazioni. Inoltre, Webb ha effettuato misurazioni in tre fasi chiave del “gradino delle distanze cosmiche” su oltre 320 Cefeidi, fornendo dati cruciali per calibrare le distanze delle galassie lontane.
Questi dati, ottenuti da Webb ed elaborati poi dagli scienziati coinvolti nello studio, hanno dimostrato che le precedenti misurazioni del telescopio Hubble fossero accurate, anche se meno precise. Tuttavia, la sfida principale rimane: perché l’universo sembra espandersi così velocemente? Questo è noto come “La Tensione di Hubble”. Le teorie variano da possibili nuove forme di energia oscura o materia oscura a revisioni della nostra comprensione della gravità. La Tensione di Hubble è una sfida affascinante e, nonostante i progressi compiuti grazie a Webb, il mistero persiste, aprendo la strada a nuove scoperte nella nostra comprensione dell’universo.