Scoperta storica: captati dalla Terra i segnali della “Aurora Cosmica“, la luce delle prime stelle dell’universo
Per la prima volta nella storia, un team di scienziati è riuscito a rilevare dalla Terra i debolissimi segnali elettromagnetici dell’alba cosmica, un’epoca remota in cui la luce delle prime stelle ha iniziato a plasmare l’universo come lo conosciamo oggi.
Grazie all’utilizzo di un telescopio progettato appositamente, installato nel deserto di Atacama in Cile, il progetto CLASS (Cosmology Large Angular Scale Surveyor) ha registrato tracce del momento in cui le prime stelle dell’universo hanno influenzato la radiazione cosmica di fondo, residuo del Big Bang.
I risultati dello studio sono stati pubblicati l’11 giugno sulla rivista The Astrophysical Journal.
L’alba cosmica: un’epoca distante oltre 13 miliardi di anni
La cosiddetta “Aurora Cosmica” o “Cosmic Dawn” risale a più di 13 miliardi di anni fa, un momento in cui la luce stellare cominciava a emergere nel buio primordiale. Osservare questa luce è estremamente complesso perché le sue lunghezze d’onda, nell’ordine dei millimetri, sono incredibilmente deboli.
Sebbene osservatori spaziali come il telescopio Planck e la sonda WMAP della NASA siano riusciti a captare parte di questi segnali, le interferenze elettromagnetiche dell’atmosfera terrestre hanno finora impedito alle osservazioni da terra di fornire dati precisi.
Il telescopio CLASS e la sfida dell’osservazione terrestre
Il telescopio CLASS si trova a un’altitudine di 5.138 metri, nel cuore delle Ande cilene. Attivo dal 2016, è progettato per mappare circa il 75% del cielo notturno alle frequenze delle microonde, essenziali per osservare il fondo cosmico a microonde (CMB).
“Si pensava che non fosse possibile ottenere questi dati da Terra,” ha spiegato Tobias Marriage, responsabile del progetto e professore di fisica e astronomia alla Johns Hopkins University. “L’astronomia è un campo dominato dalla tecnologia, e misurare segnali dalle microonde dell’alba cosmica è notoriamente difficile. Superare questi ostacoli rappresenta un traguardo eccezionale.”
Dalla nebbia primordiale alla nascita della luce
Nei primi 380.000 anni dopo il Big Bang, l’universo era immerso in una densa nube di elettroni che impediva alla luce di propagarsi. Solo dopo l’espansione e il raffreddamento, gli elettroni si unirono ai protoni formando atomi di idrogeno, permettendo così alla luce di diffondersi.
In alcune zone più dense, l’idrogeno collassò sotto l’effetto della gravità, innescando la formazione delle prime stelle. La luce emessa da queste stelle reionizzò l’idrogeno neutro, separando nuovamente gli elettroni. Alcuni di questi interagirono con la radiazione cosmica, polarizzandola.
Questa polarizzazione della CMB rappresenta un tassello fondamentale per comprendere l’evoluzione dell’universo.
Il contributo delle missioni spaziali e il valore dei nuovi dati
Missioni precedenti come WMAP e Planck hanno permesso di mappare la radiazione cosmica di fondo, ma con un certo livello di rumore di fondo e con la limitazione di non poter aggiornare gli strumenti una volta in orbita.
“Misurare con precisione questo segnale di reionizzazione è uno degli obiettivi principali nella ricerca sul fondo cosmico a microonde,” ha dichiarato Charles Bennett, co-autore dello studio e già leader della missione WMAP.
Gli scienziati del progetto CLASS hanno confrontato i loro dati con quelli di Planck e WMAP, riuscendo così a isolare un segnale comune: la traccia della luce polarizzata proveniente dall’alba dell’universo.
Un laboratorio cosmico per comprendere materia oscura e neutrini
“Per noi, l’universo è come un laboratorio di fisica,” ha aggiunto Bennett. “Migliori misurazioni ci aiutano a comprendere meglio la materia oscura e i neutrini, particelle abbondanti ma difficilissime da osservare.”
Il team CLASS continuerà ad analizzare ulteriori dati con l’obiettivo di raggiungere la massima precisione osservativa possibile, contribuendo in modo decisivo alla comprensione della storia cosmica e dei fenomeni fondamentali che governano l’universo.