Alla scoperta del primissimo Universo
L’indagine spettroscopica dell’oscillazione dei barioni, che rappresenta il principale componente della “Sloan Digital Sky Survey” (SDSS), è la prima cartografia ad aver utilizzato i quasar per la mappatura delle variazioni in termini di densità nel gas intergalattico a grandi distanze. Gli astronomi impegnati nel progetto MINE BOSS (Mining for metals in a massive spectroscopic survey of the intergalactic medium), finanziato dall’UE, hanno utilizzato i quasar per misurare le oscillazioni acustiche dei barioni (BAO). Grazie ai quasi 140 000 spettri di quasar, è stato possibile redigere mappe della posizione delle nubi di gas idrogeno intergalattico in tre dimensioni, a partire dalle quali sono state eseguite precise misurazioni delle oscillazioni acustiche dei barioni. Un nuovo metodo di utilizzo della funzione di correlazione del flusso per le linee Lyman-alfa di quasar distanti ha consentito ai ricercatori di stimare il tasso di espansione dell’Universo con spostamenti verso il rosso superiori a 2,1. La misurazione delle oscillazioni acustiche dei barioni in varie epoche del tempo cosmico ha consentito agli scienziati di MINE BOSS di dimostrare le modalità di sviluppo della continua decelerazione dell’espansione dell’Universo. Le prime misurazioni del tasso di espansione nella prima metà della storia dell’Universo aiuteranno gli esperti a svelare la natura dell’energia oscura. Diversamente dalla materia ordinaria, l’energia oscura è caratterizzata da una forte pressione negativa che rappresenta la principale responsabile del carattere repulsivo della gravità. Di conseguenza, è stato ipotizzato che questa forma di energia sia responsabile dell’aumento del tasso di espansione nella seconda metà della storia dell’Universo. Gli scienziati di MINE BOSS hanno inoltre utilizzato la firma lasciata negli spettri di quasar dall’idrogeno neutro per porre dei limiti alle proprietà dei neutrini. Nello specifico, l’analisi delle linee Lyman-alfa negli spettri di quasar ha reso possibile la misurazione dello spettro di potenza dei flussi unidimensionali correlato alla distribuzione della materia tridimensionale. L’impatto delle masse dei neutrini sullo spettro di potenza dei flussi è stato calcolato mediante simulazioni idrodinamiche ad alta precisione. Un confronto tra queste previsioni numeriche e i dati osservazionali ha condotto a numerosi vincoli sulle masse dei neutrini e su altri parametri cosmologici. I neutrini hanno offerto un possibile strumento per la risoluzione delle discrepanze tra il tasso di espansione dell’Universo nella prima e nella seconda metà della sua storia. Gli esperti ritengono che la produzione di energia oscura derivi dalla distruzione dei neutrini e che una simile tensione sia alla base dell’espansione dell’Universo. I risultati del progetto MINE BOSS hanno creato le premesse per nuove misurazioni delle oscillazioni acustiche dei barioni nell’ambito del progetto BOSS esteso, concepite allo scopo di studiare la storia di espansione dell’Universo fino a risalire ai suoi primi tre miliardi di anni. I lavori condotti nell’ambito dell’iniziativa hanno stimolato tutta una serie di indagini sul gas intergalattico, tra cui l’imponente indagine europea WEAVE che sarà condotta a partire dal 2017 presso il William Herschel Telescope.
Parole chiave
Primo Universo, quasar, gas intergalattico, indagine spettroscopica, oscillazioni acustiche dei barioni
