Big Bang: un mistero in continua evoluzione studiato attraverso la costante di Hubble

È stato ricalcolato il tasso di accelerazione dell’espansione dell’Universo: è in accordo con precedenti misure, ma non con quelle dell’Universo primordiale.

C’è una nuova proposta per quella costante della fisica a cui non si riesce a dare un valore definitivo: la costante di Hubble, che non è esattamente una costante, ma resta uguale per un istante di tempo in ogni luogo dell’Universo. Se il nuovo valore fosse corretto, il Cosmo potrebbe essere più giovane di un paio di miliardi di anni almeno.

Diverse datazioni per lo stesso evento

Per determinare l’età dell’Universo i cosmologi fanno riferimento alla cosiddetta costante di Hubble, che esprime il tasso di accelerazione dell’espansione dell’Universo: un numero corretto innumerevoli volte e passato da 500 chilometri al secondo per megaparsec a valori anche 10 volte inferiori. È un valore davvero molto complesso da determinare, legato com’è alla non semplice misurazione della distanza di alcuni particolari oggetti celesti, come le stelle cefeidi o le supernovae di tipo Ia. Se l’Universo si espande più velocemente di quanto finora ipotizzato, vuol dire che è arrivato alle sue dimensioni attuali più rapidamente, perciò deve essere più giovane di quanto si pensi. Oggi abbiamo l’idea di un Universo di circa 13,7 miliardi di anni: un’età calcolata in base a un valore della costante di Hubble uguale a 70. Il team di Inh Jee ha però stimato un valore uguale a 82,4, in base al quale l’Universo avrebbe 11,4 miliardi di anni. Lo studio non si è basato sulle cefeidi o sulle supernove, ma sulle lenti gravitazionali in grado di deviare la luce di stelle o galassie più lontane. Il nuovo valore 82,4 esce dall’intervallo di incertezza dei calcoli più recenti, e questo ha suscitato perplessità e critiche in particolare per il fatto di basarsi su due lenti gravitazionali solamente.

Questa immagine di una distante porzione di Cosmo è il risultato di una sovrapposizione: le galassie fotografate da Hubble e i bagliori (blu) della radiazione dell’idrogeno.

Nuove misurazioni della costante di Hubble

Il tasso di accelerazione dell’espansione dell’Universo è dato dalla cosiddetta costante di Hubble. Un valore difficile da quantificare, variabile non solo perché riferito a un preciso istante ma anche perché legato anche alla non semplice misurazione della distanza di oggetti celesti presi a riferimento. In questa occasione i ricercatori di H0LiCOW hanno utilizzato cinque quasar molto distanti dalla Terra, dietro a enormi galassie. La luce dei quasar subisce la gravità dell’enorme massa delle galassie e viene piegata in quello che chiamiamo lente gravitazionale. Studiando tali lenti nel corso del tempo è possibile determinare a quale velocità si muovono i quasar e a quale distanza si trovano, e da questo si può determinare la costante di Hubble. Il valore ottenuto con queste nuove misure è in disaccordo con quello misurato con il satellite Planck (ESA). C’è però una spiegazione: a differenza di quest’ultimo lavoro, Planck ha misurato la costante di Hubble proprio per l’Universo primordiale, in quanto le osservazioni erano rivolte soprattutto alla radiazione cosmica di fondo. La ricerca, pubblicata sul Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sottolinea che il tasso di accelerazione dell’espansione dell’Universo è una misura in evoluzione: assume valori diversi e sempre più precisi. Queste discrepanze possono portarci a un nuovo approccio alla fisica e a nuove conoscenze dell’Universo attuale: la costante di Hubble è fondamentale per l’astronomia moderna, in quanto aiuterà a confermare, smentire o correggere la nostra immagine dell’Universo, composto da energia oscura, materia oscura e materia normale.

Misurando la distanza e la velocità di allontanamento delle galassie più lontane è possibile determinare la costante di Hubble per un determinato istante di tempo.

Vari tipi di espansione e tutto ciò che era prima

Come fare ipotesi su cosa ci fosse prima del Big Bang se neppure sappiamo che cosa sia stato esattamente il Big Bang. Perché pare invece che ci sia un modo per gettare un filo di luce al di là dell’inizio dell’Universo: alcuni scienziati hanno elaborato un metodo per tentare di dare forma a quel periodo in cui l’Universo. Quella dell’inflazione primordiale è un’idea condivisa da buona parte della comunità scientifica perché dà modo di spiegare alcune caratteristiche e proprietà dell’Universo attuale. Non è però l’unico modello, ve ne sono altri che sembrano poter spiegare quel che avvenne agli inizi del tempo e dello spazio. In almeno un modello alternativo all’inflazione cosmica, l’Universo che precedeva il Big Bang si stava contraendo. Se così fosse, il Big Bang diventa un momento dell’evoluzione di quello che i cosmologi chiamano Big Bounce: è l’ipotesi avanzata dal fisico Martin Bojowald nel 2007, che sostiene l’idea che l’Universo attuale sia il risultato di una espansione avvenuta dopo la contrazione dell’universo precedente. La questione è quale modello ci permette di interpretare più correttamente l’Universo, ed è questa la chiave di volta per comprendere sia il dibattito scientifico in corso come quello avviato dai ricercatori Xingang Chen, Abraham Loeb e Zhong-Zhi Xianyu. I tre scienziati cercano dunque indizi che permettano di far pendere la bilancia a favore dell’una o dell’altra ipotesi con un metodo che dovrebbe permettere di verificare se realmente ci fu un’inflazione cosmica. L’universo primordiale non era uniforme: c’erano delle irregolarità di densità a piccola scala che poi dov’erano più marcate, sono diventate quegli spazi da cui hanno preso forma le grandi strutture del Cosmo, come le galassie. Quelle irregolarità costituiscono l’informazione principale su cui si basano i cosmologi che vogliono indagare su ciò che c’era prima del Big Bang.

Con il Big Bang si formarono soprattutto idrogeno ed elio, e piccole parti di litio.

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