Figura 1. La mappa del cielo cosmico di fondo a microonde (CMB) prodotta dal satellite Planck. Il rosso rappresenta le regioni leggermente più calde, e blu regioni leggermente più fredde. Il punto freddo è mostrato nel riquadro, con coordinate sugli assi x e y, e la differenza di temperatura in milionesimi di grado nella scala in basso. Credito:ESA e Durham University
È improbabile che un supervuoto spieghi un "punto freddo" sullo sfondo delle microonde cosmiche, secondo i risultati di un nuovo sondaggio, lasciando spazio a spiegazioni esotiche come una collisione tra universi. I ricercatori, guidato dallo studente post-laurea Ruari Mackenzie e dal professor Tom Shanks nel Centro per l'astronomia extragalattica dell'Università di Durham, pubblicare i loro risultati in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
Il fondo cosmico a microonde (CMB), una reliquia del Big Bang, copre tutto il cielo. A una temperatura di 2,73 gradi sopra lo zero assoluto (o -270,43 gradi Celsius), la CMB presenta alcune anomalie, compreso il punto freddo. Questa caratteristica, circa 0,00015 gradi più freddo dell'ambiente circostante, è stato precedentemente affermato di essere causato da un enorme vuoto, miliardi di anni luce di diametro, contenente relativamente poche galassie.
L'espansione accelerata dell'universo fa sì che i vuoti lascino sottili spostamenti verso il rosso della luce mentre passa attraverso l'effetto Sachs-Wolfe integrato. Nel caso del CMB questo si osserva come impronte fredde. È stato proposto che un grande vuoto in primo piano potesse, in parte, imprimere il CMB Cold Spot che è stato fonte di tensione nei modelli della cosmologia standard.
In precedenza, la maggior parte delle ricerche di un supervuoto connesso al punto freddo ha stimato le distanze delle galassie usando i loro colori. Con l'espansione dell'universo, le galassie più lontane hanno la loro luce spostata a lunghezze d'onda più lunghe, un effetto noto come redshift cosmologico.
Più lontana è la galassia, maggiore è il redshift osservato. Misurando i colori delle galassie, i loro spostamenti verso il rosso, e quindi le loro distanze, può essere stimato. Queste misurazioni hanno però un alto grado di incertezza.
Nel loro nuovo lavoro, il team di Durham ha presentato i risultati di un'indagine completa sui redshift di 7, 000 galassie, raccolte 300 alla volta utilizzando uno spettrografo distribuito sul telescopio anglo-australiano. Da questo set di dati ad alta fedeltà, Mackenzie e Shanks non vedono alcuna prova di un supervuoto in grado di spiegare il Punto Freddo all'interno della teoria standard.
Figura 2. La distribuzione tridimensionale delle galassie in primo piano del CMB Cold Spot, dove ogni punto è un ammasso di galassie. La distribuzione delle galassie nel Punto Freddo (punti neri, a destra) viene confrontato con lo stesso in un'area senza Cold Spot di sfondo (punti rossi, a sinistra). Il numero e la dimensione delle regioni a bassa densità di galassie in entrambe le aree sono simili, rendendo difficile spiegare l'esistenza del CMB Cold Spot con la presenza di "vuoti". Credito:Università di Durham
I ricercatori hanno invece scoperto che la regione del punto freddo, prima d'ora si pensava fosse sottopopolato di galassie, è diviso in vuoti più piccoli, circondato da ammassi di galassie. Questa struttura a "bolla di sapone" è molto simile al resto dell'universo, illustrato nella Figura 2 dalla somiglianza visiva tra le distribuzioni delle galassie nell'area del Punto Freddo e un campo di controllo altrove.
Mackenzie ha commentato:"I vuoti che abbiamo rilevato non possono spiegare il punto freddo sotto la cosmologia standard. C'è la possibilità che un modello non standard possa essere proposto per collegare i due in futuro, ma i nostri dati pongono forti vincoli a qualsiasi tentativo di farlo ."
Se davvero non esiste un supervuoto che possa spiegare il Punto Freddo, le simulazioni del modello standard dell'universo danno una probabilità di 1 su 50 che il punto freddo sia sorto per caso.
Shanks ha aggiunto:"Ciò significa che non possiamo escludere del tutto che lo Spot sia causato da un'improbabile fluttuazione spiegata dal modello standard. Ma se questa non è la risposta, poi ci sono spiegazioni più esotiche.
"Forse il più eccitante di questi è che il punto freddo è stato causato da una collisione tra il nostro universo e un altro universo di bolle. Se ulteriormente, più dettagliato, l'analisi dei dati CMB dimostra che questo è il caso, quindi il Punto Freddo potrebbe essere considerato la prima prova del multiverso e potrebbero esistere miliardi di altri universi come il nostro".
Per il momento, tutto ciò che si può dire è che la mancanza di un supervuoto per spiegare il Punto Freddo ha inclinato l'equilibrio verso queste spiegazioni più insolite, idee che dovranno essere ulteriormente verificate da osservazioni più dettagliate del CMB.
