Il Superuovo

Abbiamo calcolato quanta luce esiste nell’universo grazie ad un lampo gamma

Abbiamo calcolato quanta luce esiste nell’universo grazie ad un lampo gamma

Da sempre è noto che nel nostro universo le stelle siano davvero tante, e una stima più recente rende noto che ne siano circa 1 milione di miliardi. Mentre la nuova ricerca condotta dalla NASA in collaborazione con Asi, Infn e Inaf cerca di stimare quanta luce è stata emessa dalle stelle per più del 90% dell’esistenza dell’universo osservabile, in termini di fotoni.

Com’è stata condotta la ricerca?

Il Large Area Telescope del telescopio spaziale Fermi, (Fermi-LAT) della Nasa è stato fondamentale per la ricerca poiché è stato in grado di raccogliere, per ben 9 anni, i dati necessari per stimare la luce emessa dalle stelle. Per fare questo è stato necessario prendere delle galassie attive come fonte di radiazione di raggi gamma permettendo di stimare il tasso di formazione delle stelle. In particolar modo sono state esaminate 739 galassie come riferimento, oltre che ad un lampo gamma rilevato dal telescopio stesso. Lo studio della luce emessa da tutte le galassie nella storia dell’Universo, nota come luce extragalattica di fondo o Ebl ha permesso di ricostruire oltre il novanta per cento della storia dell’evoluzione stellare. La Ebl infatti ha la peculiarità di lasciare una sorta di impronta nei raggi gamma, i quali coprono uno spettro elettromagnetico che va da dall’ultravioletto all’infrarosso.
Marco Ajello della Clemson University afferma che “Grazie ai dati raccolti dal telescopio Fermi, siamo stati in grado di misurare l’intera quantità di luce stellare mai emessa . E poi aggiunge “Le stelle creano la maggior parte della luce che vediamo e sintetizzano la maggior parte degli elementi pesanti dell’universo, come il silicio e il ferro. Capire l’universo in cui viviamo dipende in gran parte dalla nostra comprensione di come si sono evolute le stelle“.
Questa luce extragalattica forma come una nebbia che continua a viaggiare nell’universo indipendentemente dalla stella che l’ha emessa. Quantificando l’assenza della radiazione gamma per studiare la luce proveniente dall’universo, calcolando quindi la radiazione gamma mancante, rispetto a quella totale aspettata, è stato possibile risalire a quanti fotoni sono stati emessi nei periodi trascorsi dall’universo.

Stima della luce totale emessa

Il team di ricercatori ha esaminato 739 blazar e i getti di particelle da esse generati, che contengono particelle che sfiorano la velocità della luce.

Mappa del cielo nel quale è segnata la posizione delle 739 blazars studiate in 9 anni, insieme ai dati raccolti, in banda gamma con energia superiore a 10 miliardi di elettronvolt.(www.nasa.gov)

I getti di particelle sono generati dai black hole supermassicci contenuti nelle blazar, che sono galassie con black hole di questo tipo. I fotoni emessi da questi getti, scontrandosi con la nebbia di fondo dell’Ebl vengono assorbiti durante il loro viaggio nell’universo e una volta rilevati possono fornire delle informazioni sulla nebbia, come il suo spessore, ma anche la quantità di luce presente inizialmente nella radiazione.

I risultati della ricerca portano ad avere un picco di formazione stellare risalente a circa 10 miliardi di anni fa, invece il processo di formazione delle stelle è iniziato a circa 300-400 milioni di anni dalla nascita dell’universo. Mentre il numero totale di fotoni emessi da tutte le stelle dell’universo fino ad oggi, a partire quasi dalla sua creazione, è pari a
4000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000, nonché un 4 seguito da 84 zeri!
Quindi osservando i soli raggi cosmici è stato possibile ricostruire anche la storia della formazione delle stelle e i risultati ottenuti, sono perfettamente congruenti con quelli ottenuti da altre missioni come Hubble, e questo conferma la correttezza dei risultati.

Esistono altre radiazioni nell’universo?

Mappa che rappresenta la radiazione cosmica di fondo, una volta rimossi i contributi delle sorgenti locali (https://lambda.gsfc.nasa.gov)

La luce extragalattica di fondo ha aiutato a capire la storia della formazione delle stelle. Esiste un’altra radiazione chiamata radiazione cosmica di fondo, CMBR  o Cosmic Microwave Background Radiation dall’inglese, che a differenza della Ebl è una radiazione che non proviene da nessuna delle stelle o galassia dell’universo. Infatti lo spazio presente tra stelle o galassie appare praticamente nero ad un comune telescopio. Tuttavia è possibile rilevare una radiazione molto debole, attraverso un radiotelescopio, la quale ha un’intensità maggiore nella zona delle microonde, cioè onde elettromagnetiche di frequenza compresa fra 0.1 e 1000 GHz. Questa radiazione ha l’importanza di essere una prova a supporto, e in accordo, con la teoria del Big Bang. Infatti questa radiazione proviene da una delle fasi iniziali della nascita dell’universo, nelle quali l’universo stesso era molto più compatto e con una temperatura più elevata. In questa situazione una radiazione interagiva con il plasma di idrogeno. Man mano che l’universo si espandeva faceva in modo che il plasma e la radiazione diventavano sempre più freddi permettendo la formazione degli atomi stabili. Fino a quel momento l’universo era come una nebbia opaca, ma raffreddandosi divenne permeabile alla radiazione. Così facendo i fotoni iniziarono a propagarsi e diventarono sempre meno energetici dovendo riempire un universo sempre più vasto.
Nell’ambito scientifico questo è ancora un argomento di ricerca, ma il punto cruciale è che ogni modello cosmologico deve essere in grado di spiegare questo tipo di radiazione. E il Big Bang è l’unico modello che attualmente spiega l’anisotropia spaziale dell’energia che si ha per la CMBR.

Fedele Delvecchio

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