Ci stiamo avvicinando all'età oscura dell'universo.

COSMOLOGIA – Un team internazionale di scienziati è molto vicino a rilevare, studiare e misurare un segnale da quando il cosmo non aveva stelle e che ha viaggiato per circa 13 miliardi di anni per raggiungerci.

Tracciando i dati dal radiotelescopio situato nell’Australia occidentale per un segnale significativo da questa “età oscura” poco conosciuto del nostro universo, il team guidato da ricercatori dell’Università di Washington, dell’Università di Melbourne, dell’Università di Curtin e La Brown University, aveva già riferito l’anno scorso su Astrophysical di un considerevole miglioramento dei dati sulle emissioni radio raccolti dal Murchison Widefield Array.

Miguel Morales, professore di fisica all’Università di Washington e membro del gruppo di ricerca, spiega in una dichiarazione: “Riteniamo che le proprietà dell’universo durante questa era abbiano avuto un effetto importante sulla formazione delle prime stelle e ne abbiano lanciato le caratteristiche strutture dell’universo attuale. Il modo in cui la materia era distribuita nell’universo durante quel periodo probabilmente ha modellato l’attuale distribuzione di galassie e ammassi di galassie”.

Età buia dell’Universo

L’universo sembrava opaco in quell’età oscura, poiché era caldo e denso e elettroni e fotoni si intrappolavano regolarmente. Quando l’universo ha compiuto un milione di anni, le interazioni elettrone-fotone sono diventate piuttosto rare e gradualmente si sono espanse in modo più trasparente man mano che iniziavano i suoi secoli bui.

L’era senza stelle è durata centinaia di milioni di anni quando l’idrogeno neutro (atomo di idrogeno senza carica generale) era il protagonista assoluto e il proprietario del cosmo.

Morales sottolinea: “Per questa era oscura, ovviamente, non esiste alcun segnale basato sulla luce che possiamo studiare per conoscerlo, non c’era luce visibile! Ma c’è un segnale specifico che possiamo cercare. Proviene da tutto quell’idrogeno neutro. Non abbiamo mai misurato questo segnale, ma sappiamo che è là fuori ed è difficile da rilevare perché nei 13 miliardi di anni da quando è stato emesso quel segnale, il nostro universo è diventato un luogo molto occupato, pieno di altre attività di stelle, galassie e persino la nostra tecnologia che ha soffocato il segnale di idrogeno neutro“.

Il segnale di idrogeno neutro

È un’emissione radio elettromagnetica che l’idrogeno neutro ha rilasciato a una lunghezza d’onda di 21 centimetri. L’universo si è notevolmente ampliato da allora, estendendo quel segnale a quasi 2 metri. Ora Morales e il suo team stanno cercando questo segnale e sembrano essere molto vicini a scoprirlo.

Gli esperti sono convinti che questo segnale dovrebbe contenere informazioni pertinenti sull’età oscura, incluso come e perché è finito, rendendolo così interessante.

Gli atomi di idrogeno hanno iniziato ad aggregarsi e formare le prime stelle, ponendo fine alle epoche oscure quando l’universo aveva solo un miliardo di anni.

Periodo di reionizzazione

La nuova era dell’universo si chiamava Reionizzazione, in cui l’energia di quelle stelle convertiva gran parte dell’idrogeno neutro in plasma ionizzato. Questo plasma abbonda nello spazio interstellare fino ad oggi.

Morales aggiunge: “L’epoca della reionizzazione e dell’età oscura che la precede sono periodi critici per comprendere le caratteristiche del nostro universo, come ad esempio perché abbiamo alcune regioni piene di galassie e altre relativamente vuote, nonché la distribuzione della materia e potenzialmente persino materia oscura ed energia oscura“.

The Murchison Matrix: rilevare il segnale di idrogeno neutro proveniente dall’età oscura

Lo strumento principale del team è la matrice di Murchison (Murchison Radio-Astronomy Observatory , Australia Occidentale), un radiotelescopio composto da 4096 antenne a dipolo, in grado di captare segnali a bassa frequenza come la firma elettromagnetica dell’idrogeno neutro che cercano.

Sebbene siano molto difficili da rilevare a causa del “rumore” elettromagnetico proveniente da altre fonti che rimbalzano intorno al cosmo, dalle stelle, dalle galassie e persino dall’attività umana, il metodo di filtraggio di Morales e del suo team è molto efficace.

Attualmente hanno circa 3000 ore di dati aggiuntivi sulle emissioni raccolti dal radiotelescopio che ora stanno filtrando per cercare di rilevare il segnale di idrogeno neutro proveniente dall’età oscura.


Fonte: First Season MWA Phase II Epoch of Reionization Power Spectrum Results at Redshift 7 [link] – The Astrophysical Journal, Volume 887, Number 2.