La materia invisibile viene alla luce
Molto tempo fa, Einstein riconobbe la possibile esistenza della lente gravitazionale, come conseguenza della sua teoria della relatività generale. Secondo tale teoria, la materia interagisce gravitazionalmente con qualsiasi oggetto vicino, anche la luce. Di conseguenza, la materia oscura che si trova tra un telescopio e una sorgente di luce distante flette la luce dalla sorgente mentre viaggia verso chi osserva. Gli scienziati del progetto CALICE ("Cosmological applications of lensing and intrinsic correlations of ellipticities"), nella loro ricerca tesa a determinare la formazione dell'Universo, si sono incentrati sullo studio della lente gravitazionale. L'osservazione delle distorsioni coerenti in un gran numero di galassie di sfondo a varie distanze rivela la distribuzione della materia oscura in stadi diversi dell'espansione dell'Universo. Tale lente debole tomografica contiene pertanto informazioni sulle proprietà dell'espansione e, quindi, sull'energia oscura e le possibili deviazioni dell'effetto della gravità dalla teoria di Einstein. La metodologia adottata in CALICE si è basata sullo sviluppo di una pipeline di stima parametrica composta da un insieme di codici di programmazione. La pipeline riesce a predire il corrispondente segnale di lente gravitazionale dal modello di energia oscura che include. Vi si possono inserire anche dati osservati o simulati. La modellizzazione teorica e l'analisi dei dati confluiscono in un processo statistico diretto a valutare la verosimiglianza dei modelli teorici. In base a tale metodologia, i componenti del progetto hanno studiato la fattibilità di modelli di gravità modificati, alterando i parametri nelle equazioni della relatività generale. Tuttavia, il segnale di lente gravitazionale osservato potrebbe essere spiegato egregiamente con la teoria gravitazionale standard. Inoltre, per fornire una spiegazione alla crescente velocità dell'espansione dell'Universo, CALICE ha preso in esame modelli di energia oscura contenenti oscillazioni asintotiche. Il progetto ha anche cercato di studiare gli effetti di lente debole sulla radiazione cosmica di fondo nelle microonde, riuscendo a produrre proprie misurazioni. I dati del progetto contribuiranno all'ampio impegno in collaborazione profuso nella missione Euclide dell'Agenzia spaziale europea (ESA), che mapperà il segnale di lente gravitazionale con alta risoluzione e determinerà la necessità di materia oscura o modificazioni nella teoria della relatività generale.
Parole chiave
Materia oscura, lente gravitazionale, relatività generale, Universo, espansione, lente debole, gravità
