Dotato di capacità uniche per tracciare le fluttuazioni dell'energia a microonde, un piccolo osservatorio sulle Ande nel nord del Cile ha prodotto mappe del 75% del cielo come parte di uno sforzo per misurare l'origine e l'evoluzione dell'universo in modo più accurato.
Le mappe sono state create dal Cosmology Large Angular Scale Surveyor (CLASS) della National Science Foundation statunitense, una collaborazione guidata dagli astrofisici della Johns Hopkins University. Misurando la polarizzazione delle microonde, ovvero il modo in cui queste onde energetiche si muovono in direzioni particolari, il team sta indagando la storia e la fisica dell'universo, dai primi istanti fino alla formazione di galassie, stelle e pianeti.
Le nuove mappe del cielo e le loro interpretazioni da parte del team saranno pubblicate su The Astrophysical Journal .
I risultati migliorano significativamente le osservazioni in cui gli scienziati hanno bisogno di filtrare le microonde, una forma di luce invisibile, emessa dalla nostra galassia, la Via Lattea, riferisce il team. Si prevede che i risultati aiuteranno gli scienziati a comprendere meglio il fondo cosmico a microonde, la radiazione residua dell’universo caldo, denso e giovane che si è evoluto nel corso della sua vita di 13,8 miliardi di anni. I cosmologi usano questo segnale per mettere insieme prove importanti sull'universo primordiale.
"Studiando la polarizzazione dello sfondo cosmico a microonde, gli astrofisici possono dedurre come doveva essere l'universo in epoche precedenti", ha affermato Tobias Marriage, professore di fisica e astronomia della Johns Hopkins e co-guida del team. "Gli astrofisici possono risalire a tempi molto, molto remoti - le condizioni iniziali, i primissimi momenti in cui la materia nell'universo e la distribuzione dell'energia furono messe in atto per la prima volta - e possono collegare tutto ciò a ciò che vediamo oggi."
Le nuove mappe CLASS forniscono ulteriori informazioni su un segnale specifico chiamato polarizzazione lineare, che proviene dalla radiazione creata da elettroni in rapido movimento che turbinano attorno al campo magnetico della Via Lattea. Questo segnale aiuta gli scienziati a studiare la nostra galassia, ma può anche confondere la loro visione dell'universo primordiale.
"I risultati migliorano notevolmente la nostra comprensione dei processi fisici nell'universo primordiale che potrebbero aver creato uno sfondo di polarizzazione circolare, una forma distinta di radiazione a microonde. Per la polarizzazione lineare, i nuovi risultati hanno migliorato le misurazioni dei segnali provenienti dalla Via Lattea. Mostrano un alto grado di concordanza e superano la sensibilità delle precedenti missioni spaziali", ha affermato Charles L. Bennett, professore distinto di Bloomberg, professore del Centenario degli Alumni e studioso di fisica e astronomia della Johns Hopkins Gilman.
"Studiare la radiazione relitta dall'inizio dell'universo è fondamentale per comprendere come si è formato l'intero cosmo e perché è così com'è", afferma Nigel Sharp, direttore del programma nella Divisione di Scienze Astronomiche della NSF, che ha sostenuto lo studio. Sistema di telescopi CLASS da prima del 2010.
"Queste nuove misurazioni forniscono dettagli essenziali su larga scala all'interno del nostro quadro crescente delle variazioni presenti nella radiazione cosmica di fondo, un'impresa particolarmente impressionante perché è stata ottenuta utilizzando strumenti a terra."
A differenza delle missioni spaziali, la ricerca apre la strada a osservazioni più dettagliate con telescopi terrestri che consentono miglioramenti continui della strumentazione. L'osservatorio CLASS ha implementato nuove tecnologie, tra cui feed a pareti lisce per guidare la radiazione dallo spazio su rilevatori, rilevatori progettati su misura e nuovi modulatori di polarizzazione. Tutti e tre sono stati sviluppati in collaborazione tra la NASA e la Johns Hopkins.
"È molto importante conoscere la luminosità dell'emissione della nostra galassia, la Via Lattea, perché è ciò che dobbiamo correggere per eseguire un'analisi più approfondita del fondo cosmico a microonde", ha affermato l'autore principale Joseph Eimer, astrofisico della Johns Hopkins.
"CLASS è riuscita molto bene nel caratterizzare la natura di quel segnale in modo da poterlo riconoscere e rimuovere i contaminanti dalle osservazioni. Il progetto è in prima linea nello spingere le misurazioni della polarizzazione a terra su scala più ampia."
Il team ha affermato che i risultati stabiliscono un nuovo standard per rilevare la polarizzazione su larga scala da un osservatorio a terra, offrendo possibilità promettenti per indagini future, in particolare con l'inclusione di ulteriori dati CLASS, sia già ottenuti che da osservazioni in corso.
Ulteriori informazioni: Il diario astrofisico (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1abf
Informazioni sul giornale: Giornale astrofisico
Fornito dalla Johns Hopkins University
