Hendrik Hildebrandt, dell’Argelander-Institut für Astronomie di Bonn, Germania, e Massimo Viola, del Leiden Observatory, Paesi Bassi, sono a capo di un’equipe di astronomi di vari istituti in tutto il mondo, che hanno elaborato le immagini della survey KiDS (Kilo Degree Survey, o survey da un migliaio di gradi), eseguita con il telescopio per survey del VLT dell’ESO (VST) in Cile. Per l’analisi, hanno usato immagini della survey che coprono cinque diverse aree di cielo, per un totale che corrisponde circa a 2200 volte la dimensione della Luna piena (di 450 gradi quadrati, poco più dell’1% dell’intero cielo), e che contengono circa 15 milioni di galassie.
Sfruttando la squisita qualità delle immagini del VST al sito del Paranal e usando un software innovativo, l’equipe ha potuto condurre una delle misure più precise mai fatte di un effetto noto come “shear cosmico” o forza di taglio cosmica. Questa è una leggera variante dell’effetto di lente gravitazionale debole, in cui la luce emessa da galassie distanti viene lievemente deviata dall’effetto gravitazionale di una grande quantità di materia, come un ammasso di galassie.
Nello “shear cosmico” non sono gli ammassi di galassie, ma le strutture a larga scala dell’Universo a distorcere la luce, cosa che produce un effetto ancora più piccolo. Sono necessarie survey molto ampie e profonde, come KiDS, per garantire che il segnale molto debole dovuto allo “shear cosmico” sia misurabile e possa essere utilizzato dagli astronomi per mappare la distribuzione della materia che produce gravità. Questo studio considera la più grande area totale di cielo mai mappata finora con questa tecnica.
È curioso che i risultati di questa analisi appaiano in contrasto con quanto dedotto dalle osservazioni del satellite Planck dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), la principale missione spaziale che indaga sulle proprietà fondamentali dell’Universo. In particolare, la misura dell’equipe KiDS di quanto sia addensata la materia nell’Universo — un parametro cosmologico fondamentale — è significativamente più piccola del valore derivato dai dati di Planck.
Massimo Viola spiega: «Quest’ultimo risultato indica che la materia oscura nella rete cosmica, che costituisce circa un quarto di tutto il contenuto dell’Universo, è meno disomogenea di quanto ci si aspettasse».
La materia oscura rimane elusiva: la sua presenza viene dedotta solo attraverso gli effetti gravitazionali che produce. Gli studi analoghi a questo sono al momento il miglior modo per determinare la forma, le dimensioni e la distribuzione di questa materia invisibile.
Questo video mostra l’ubicazione della regione G12, una delle zone osservate con il telescopio per survey del VLT (VST) all’Osservatorio dell’ESO al Paranal in Cile. Questa regione copre una vasta area di cielo lungo l’equatore celeste nelle costellazioni del Leone e della Vergine. La ricostruzione dell’immagine è stata fatta analizzando la luce raccolta da più di tre milioni di galassie distanti, a più di 6 milliardi di anni luce da noi. Crediti: Kilo-Degree Survey Collaboration/H. Hildebrandt & B. Giblin/ESO/N. Risinger (skysurvey.org). Music: Konstantino Polizois (soundcloud.com/konstantino-polizois).
Il risultato sorprendente di questo studio ha anche delle implicazioni per la nostra comprensione più ampia dell’Universo e di come sia evoluto durante la sua storia di quasi 14 miliardi di anni. Questo apparente disaccordo con i risultati già stabiliti da Planck significa che gli astronomi probabilmente devono riformulare la loro spiegazione di alcuni aspetti fondamentali dello sviluppo dell’Universo.
Hendrik Hildebrandt commenta: «Le nostre scoperte aiuteranno a raffinare i modelli teorici che spiegano come l’Universo sia cresciuto dalla sua nascita fino ad oggi».
L’analisi KiDS dei dati del VST è un passo importante, ma i futuri telescopi costruiranno survey del cielo ancora più grandi e più profonde.
Catherine Heymans, dell’Università di Edinburgo nel Regno Unito, anch’essa a capo dello studio, aggiunge: «Dipanare tutti i fatti accaduti dal momento del Big Bang è una sfida complessa, ma continuando a studiare i cieli distanti possiamo costruire un modello di come si sia evoluto il nostro moderno Universo».
«Vediamo una discrepanza avvincente con la cosmologia di Planck, in questo momento. Le missioni future come il satellite Euclid e LSST (Large Synoptic Survey Telescope) ci permetteranno di ripetere queste misure e capire meglio che cosa l’Universo ci sta veramente dicendo», conclude Konrad Kuijken (Leiden Observatory, Paesi Bassi), investigatore principale della survey KiDS.
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