Quanta luce fa una supernova sulla storia dell'universo?

Una nuova ricerca dei cosmologi dell'Università di Chicago e della Wayne State University conferma l'accuratezza delle supernove di tipo Ia nella misurazione del ritmo di espansione dell'universo. I risultati supportano una teoria ampiamente diffusa secondo cui l'espansione dell'universo sta accelerando e tale accelerazione è attribuibile a una forza misteriosa nota come energia oscura. I risultati contrastano con i titoli recenti secondo cui non si può fare affidamento sulla supernova di tipo Ia per misurare l'espansione dell'universo.

L'utilizzo della luce di una stella che esplode brillante come intere galassie per determinare le distanze cosmiche ha portato al Premio Nobel 2011 per la fisica. Il metodo si basa sul presupposto che, come lampadine di un wattaggio noto, si pensa che tutte le supernove di tipo Ia abbiano quasi la stessa luminosità massima quando esplodono. Tale coerenza consente loro di essere utilizzati come fari per misurare i cieli. Più debole è la luce, più lontana è la stella. Ma il metodo è stato messo in discussione negli ultimi anni a causa dei risultati che la luce emessa dalle supernove di tipo Ia appare più incoerente del previsto.

"I dati che abbiamo esaminato resistono a queste affermazioni sulla scomparsa delle supernove di tipo Ia come strumento per misurare l'universo, " ha detto Daniel Scolnic, uno studioso post-dottorato presso il Kavli Institute for Cosmological Physics di UChicago e coautore della nuova ricerca pubblicata in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society . "Non dovremmo essere persuasi da queste altre affermazioni solo perché hanno ricevuto molta attenzione, anche se è importante continuare a mettere in discussione e rafforzare i nostri presupposti fondamentali".

Una delle ultime critiche alle supernove di tipo Ia per la misurazione ha concluso che la luminosità di queste supernove sembra essere in due diverse sottoclassi, che potrebbe portare a problemi quando si cerca di misurare le distanze. Nella nuova ricerca condotta da David Cinabro, un professore alla Wayne State, Scolnico, Rick Kessler, un ricercatore senior presso l'Istituto Kavli, e altri, non hanno trovato prove di due sottoclassi di supernovae di tipo Ia nei dati esaminati dallo Sloan Digital Sky Survey Supernovae Search e Supernova Legacy Survey. I documenti recenti che sfidano l'efficacia delle supernove di tipo Ia per la misurazione hanno utilizzato diversi set di dati.

Una critica secondaria si è concentrata sul modo in cui vengono analizzate le supernove di tipo Ia. Quando gli scienziati hanno scoperto che le lontane supernovae di tipo Ia erano più deboli del previsto, hanno concluso che l'universo si sta espandendo a un ritmo accelerato. Quell'accelerazione è spiegata attraverso l'energia oscura, che gli scienziati stimano costituisca il 70% dell'universo. La forza enigmatica separa la materia, impedire alla gravità di rallentare l'espansione dell'universo.

Eppure una sostanza che costituisce il 70 percento dell'universo ma rimane sconosciuta è frustrante per un certo numero di cosmologi. Il risultato è stata una rivalutazione degli strumenti matematici utilizzati per analizzare le supernove che ha attirato l'attenzione nel 2015 sostenendo che le supernove di tipo Ia non mostrano nemmeno l'esistenza di energia oscura in primo luogo.

Scolnic e il collega Adam Riess, che ha vinto il Premio Nobel 2011 per la scoperta dell'universo in accelerazione, ha scritto un articolo per Scientific American il 26 ottobre, 2016, confutare le pretese. Hanno dimostrato che anche se gli strumenti matematici per analizzare le supernove di tipo Ia vengono utilizzati "in modo errato, "C'è ancora una probabilità del 99,7 per cento che l'universo stia accelerando.

Le nuove scoperte sono rassicuranti per i ricercatori che utilizzano le supernove di tipo Ia per ottenere una comprensione sempre più precisa dell'energia oscura, disse Joshua A. Frieman, membro senior dello staff del Fermi National Accelerator Laboratory che non è stato coinvolto nella ricerca.

"L'impatto di questo lavoro sarà quello di rafforzare la nostra fiducia nell'uso delle supernove di tipo Ia come sonde cosmologiche, " Egli ha detto.