Il buco nero supermassiccio al centro di una lontana galassia è circondato da un polveroso toroide di materiale che vi cade dentro. Vengono emesse enormi quantità di luce rendendo i quasar significativamente più luminosi delle galassie tipiche, e quasar lontani possono quindi essere usati per mappare l'universo lontano. Credito:sito web del telescopio Hubble
Gli astronomi hanno costruito la prima mappa dell'universo basata sulle posizioni dei buchi neri supermassicci, che rivela la struttura su larga scala dell'universo.
La mappa misura con precisione la storia dell'espansione dell'universo fino a quando l'universo aveva meno di tre miliardi di anni. Aiuterà a migliorare la nostra comprensione dell'"Energia Oscura", il processo sconosciuto che sta accelerando l'espansione dell'universo.
La mappa è stata creata dagli scienziati della Sloan Digital Sky Survey (SDSS), una collaborazione internazionale che include astronomi dell'Università di Portsmouth.
Nell'ambito della SDSS Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS), gli scienziati hanno misurato le posizioni dei quasar, dischi di materia estremamente luminosi che vorticano attorno a buchi neri supermassicci al centro di galassie lontane. La luce che ci raggiunge da questi oggetti è partita in un momento in cui l'universo aveva tra i tre e i sette miliardi di anni, molto prima che la Terra esistesse.
I risultati della mappa confermano il modello standard di cosmologia che i ricercatori hanno costruito negli ultimi 20 anni. In questo modello, l'universo segue le previsioni della Teoria della Relatività Generale di Einstein ma include componenti che, mentre possiamo misurare i loro effetti, non capiamo cosa li sta causando.
Insieme alla materia ordinaria che compone stelle e galassie, L'Energia Oscura è la componente dominante in questo momento, e ha proprietà speciali che significano che fa accelerare l'espansione dell'universo.
La più grande mappa tridimensionale dell'universo. La terra è a sinistra, e le distanze dalle galassie e dai quasar sono etichettate dal tempo di ricerca degli oggetti (tempo di ricerca indica per quanto tempo la luce di un oggetto ha viaggiato per raggiungerci qui sulla Terra). Le posizioni dei quasar (galassie con buchi neri supermassicci) sono mostrate dai punti rossi, e le galassie più vicine mappate da SDSS sono anche mostrate (giallo). Il bordo destro della mappa è il limite dell'universo osservabile, da cui vediamo il Cosmic Microwave Background (CMB) - la luce "rimanente" dal Big Bang. Vengono mostrate le fluttuazioni nella CMB osservate dalla recente missione satellitare dell'ESA Planck. La maggior parte dello spazio vuoto tra i quasar e il bordo dell'universo osservabile proviene dai "secoli bui", prima della formazione della maggior parte delle stelle, galassie, o quasar. Credito:Anand Raichoor e la collaborazione SDSS
sarà Percival, Professore di Cosmologia presso l'Università di Portsmouth, chi è lo scienziato del sondaggio eBOSS ha detto:"Anche se capiamo come funziona la gravità, ancora non capiamo tutto - c'è ancora la domanda su cosa sia esattamente l'Energia Oscura. Vorremmo capire ulteriormente l'Energia Oscura. Non con fatti alternativi, ma con la verità scientifica, e sondaggi come eBOSS ci stanno aiutando a sviluppare la nostra comprensione dell'universo."
Per fare la mappa, gli scienziati hanno usato il telescopio Sloan per osservare più di 147, 000 quasar. Queste osservazioni hanno fornito al team le distanze dei quasar, che hanno usato per creare una mappa tridimensionale di dove si trovano i quasar.
Ma per usare la mappa per comprendere la storia dell'espansione dell'universo, gli astronomi hanno dovuto fare un passo avanti e misurare l'impronta delle onde sonore, note come oscillazioni acustiche bariniche (BAO), viaggiando nell'universo primordiale. Queste onde sonore viaggiavano quando l'universo era molto più caldo e denso dell'universo che vediamo oggi. Quando l'universo aveva 380 anni, 000 anni, le condizioni sono cambiate improvvisamente e le onde sonore si sono "congelate" sul posto. Queste onde congelate rimangono impresse nella struttura tridimensionale dell'universo che vediamo oggi.
Utilizzando la nuova mappa, la dimensione osservata del BAO può essere utilizzata come un "righello standard" per misurare le distanze nel nostro universo. "Hai metri per piccole unità di lunghezza, chilometri o miglia per le distanze tra le città, e abbiamo il BAO per le distanze tra galassie e quasar in cosmologia, " ha spiegato Pauline Zarrouk, uno studente di dottorato presso l'Irfu/CEA, Università Paris-Saclay, che ha misurato la distribuzione della dimensione osservata del BAO.
I risultati attuali coprono una serie di periodi in cui non sono mai stati osservati prima, misurare le condizioni quando l'universo aveva solo dai tre ai sette miliardi di anni, più di due miliardi di anni prima della formazione della Terra.
L'esperimento eBOSS continua utilizzando il telescopio Sloan, all'Apache Point Observatory nel New Mexico, STATI UNITI D'AMERICA, osservando più quasar e galassie più vicine, aumentando le dimensioni della mappa prodotta. Dopo che è stato completato, inizierà una nuova generazione di rilevamenti del cielo, tra cui lo strumento spettroscopico per l'energia oscura (DESI) e la missione satellitare Euclid dell'Agenzia spaziale europea. Questi aumenteranno la fedeltà delle mappe di un fattore dieci rispetto a eBOSS, rivelando l'universo e l'Energia Oscura con dettagli senza precedenti.
