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    La nuova misurazione del tasso di espansione degli universi è bloccata nel mezzo

    Una visualizzazione impressionistica di quella che viene chiamata la "punta del ramo del gigante rosso, " quando si fa il diagramma della distribuzione della luminosità delle stelle rispetto al loro colore. Credito:Meredith Durbin

    Un team di collaboratori della Carnegie e dell'Università di Chicago ha utilizzato le stelle giganti rosse osservate dal telescopio spaziale Hubble per effettuare una misurazione completamente nuova della velocità di espansione dell'universo, gettando i loro cappelli sul ring di un dibattito molto discusso. Il loro risultato, che rientra esattamente tra i due precedenti, valori concorrenti—sarà pubblicato nel Giornale Astrofisico .

    Quasi un secolo fa, L'astronomo della Carnegie Edwin Hubble ha scoperto che l'universo è in continua crescita da quando è esploso durante il Big Bang. Ma la velocità con cui si sta muovendo, un valore chiamato costante di Hubble in suo onore, è rimasta ostinatamente sfuggente.

    La costante di Hubble ha aiutato gli scienziati a delineare la storia e la struttura dell'universo e una sua misurazione accurata potrebbe rivelare eventuali difetti in questo modello prevalente.

    "La costante di Hubble è il parametro cosmologico che stabilisce la scala assoluta, dimensione, e l'età dell'universo; è uno dei modi più diretti che abbiamo per quantificare l'evoluzione dell'universo, " ha detto l'autore principale Wendy Freedman dell'Università di Chicago, che ha iniziato questo lavoro alla Carnegie.

    Fino ad ora, ci sono stati due strumenti principali utilizzati per misurare il tasso di espansione dell'universo. Sfortunatamente, i loro risultati non sono d'accordo e la tensione tra i due numeri è rimasta anche se ogni lato fa letture sempre più precise. Però, è possibile che la differenza tra i due valori sia dovuta a imprecisioni sistemiche in uno o entrambi i metodi, spronando il gruppo di ricerca a sviluppare la loro nuova tecnica.

    Un metodo, pioniere al Carnegie, usa stelle chiamate Cefeidi, che pulsano a intervalli regolari. Poiché si sa che la velocità con cui pulsano è correlata alla loro luminosità intrinseca, gli astronomi possono usare la loro luminosità e il periodo tra gli impulsi per misurare le loro distanze dalla Terra.

    Credito:Carnegie Institution for Science

    "Da lontano due campane possono sembrare uguali, ascoltare i loro toni può rivelare che uno è in realtà molto più grande e più distante, e l'altro è più piccolo e più vicino, " ha spiegato Barry Madore di Carnegie, uno dei coautori del documento. "Allo stesso modo, confrontare la distanza luminosa tra le Cefeidi e la luminosità delle Cefeidi vicine ci consente di determinare la distanza dalla Terra di ciascuna delle galassie ospiti delle stelle".

    Quando si conosce la distanza di un oggetto celeste, una misurazione della velocità con cui si allontana da noi rivela il tasso di espansione dell'universo. Il rapporto tra queste due cifre, la velocità divisa per la distanza, è la costante di Hubble.

    Il secondo metodo utilizza il bagliore residuo del Big Bang. Chiamata radiazione cosmica di fondo, è la luce più antica che possiamo vedere. Schemi di compressione nello spessore, il plasma zuppo di cui era composto l'universo bambino può ancora essere visto e mappato come lievi variazioni di temperatura. queste increspature, documentare i primi istanti dell'universo, può essere eseguito in avanti nel tempo attraverso un modello e utilizzato per prevedere l'attuale costante di Hubble.

    La prima tecnica dice che il tasso di espansione dell'universo è di 74,0 chilometri al secondo per megaparsec; quest'ultimo dice che è 67.4. Se è reale, la discrepanza potrebbe annunciare una nuova fisica.

    Inserisci la terza opzione.

    Il programma Hubble Carnegie-Chicago, guidato da Freedman e comprendente gli astronomi del Carnegie Madore, Christopher Burns, Marco Phillips, Jeff Rich, e Mark Seibert, così come Rachael Beaton, collega di Carnegie-Princeton, hanno sviluppato un nuovo modo per calcolare la costante di Hubble.

    Credito:Carnegie Institution for Science

    La loro tecnica si basa su una classe di stelle molto luminose chiamate giganti rosse. Ad un certo punto del loro ciclo di vita, l'elio in queste stelle è acceso, e le loro strutture sono riorganizzate da questa nuova fonte di energia nei loro nuclei.

    "Proprio come il grido di un pazzo è immediatamente riconoscibile tra i richiami degli uccelli, il picco di luminosità di una gigante rossa in questo stato è facilmente differenziabile, "Spiegò Madore. "Questo le rende ottime candele standard."

    Il team ha utilizzato le telecamere sensibili del telescopio spaziale Hubble per cercare giganti rosse nelle galassie vicine.

    "Pensa come scansionare una folla per identificare la persona più alta, è come se il gigante rosso più luminoso sperimentasse un lampo di elio, " disse Burns. "Se vivessi in un mondo in cui sapessi che la persona più alta in ogni stanza sarebbe esattamente la stessa altezza, poiché presumiamo che la luminosità di picco della gigante rossa più brillante sia la stessa, potresti usare quell'informazione per dirti quanto è lontana da te la persona più alta in una data folla."

    Una volta note le distanze da queste nuove giganti rosse, la costante di Hubble può essere calcolata con l'aiuto di un'altra candela standard, la supernova di tipo Ia, per diminuire l'incertezza causata dalla relativa vicinanza delle giganti rosse a noi ed estendere la nostra portata nel flusso di Hubble più distante.

    Secondo il metodo della gigante rossa, il tasso di espansione dell'universo è 69,8, cadendo provocatoriamente tra i due numeri precedentemente determinati.

    "Siamo come quella vecchia canzone, 'Fermo nel mezzo con te, '" ha scherzato Madore. "C'è una crisi in cosmologia? Speravamo di essere un tie-break, ma per ora la risposta è:non così in fretta. Resta da rispondere alla domanda se il modello standard dell'universo sia completo o meno".


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