Le misurazioni delle onde gravitazionali da circa 50 stelle binarie di neutroni nel prossimo decennio risolveranno definitivamente un intenso dibattito sulla velocità con cui il nostro universo si sta espandendo, secondo i risultati di un team internazionale che include i cosmologi dell'University College London (UCL) e del Flatiron Institute.

Il cosmo si sta espandendo da 13,8 miliardi di anni. Il suo attuale tasso di espansione, nota come "la costante di Hubble, " dà il tempo trascorso dal Big Bang.

Però, i due migliori metodi utilizzati per misurare la costante di Hubble hanno risultati contrastanti, il che suggerisce che la nostra comprensione della struttura e della storia dell'universo - il "modello cosmologico standard" - potrebbe essere errata.

Lo studio, pubblicato oggi in Lettere di revisione fisica , mostra come nuovi dati indipendenti dalle onde gravitazionali emesse da stelle di neutroni binarie chiamate "sirene standard" romperanno una volta per tutte lo stallo tra le misurazioni contrastanti.

"Abbiamo calcolato che osservando 50 stelle binarie di neutroni nel prossimo decennio, avremo dati sufficienti sulle onde gravitazionali per determinare in modo indipendente la migliore misurazione della costante di Hubble, " ha affermato l'autore principale, il dott. Stephen Feeney del Center for Computational Astrophysics presso il Flatiron Institute di New York City. "Dovremmo essere in grado di rilevare un numero sufficiente di fusioni per rispondere a questa domanda entro 5-10 anni".

La costante di Hubble, il prodotto del lavoro di Edwin Hubble e Georges Lemaître negli anni '20, è uno dei numeri più importanti in cosmologia. La costante "è essenziale per stimare la curvatura dello spazio e l'età dell'universo, oltre ad esplorare il suo destino, ", ha affermato Hiranya Peiris, co-autore dello studio, professore di fisica e astronomia all'UCL.

"Possiamo misurare la costante di Hubble utilizzando due metodi:uno osservando le stelle Cefeidi e le supernove nell'universo locale, e un secondo utilizzando misurazioni della radiazione cosmica di fondo dall'universo primordiale, ma questi metodi non danno gli stessi valori, il che significa che il nostro modello cosmologico standard potrebbe essere difettoso".

Feeney, Peiris e colleghi hanno sviluppato una tecnica universalmente applicabile che calcola come i dati delle onde gravitazionali risolveranno il problema.

Le onde gravitazionali vengono emesse quando le stelle binarie di neutroni si muovono a spirale l'una verso l'altra prima di scontrarsi in un brillante lampo di luce che può essere rilevato dai telescopi. I ricercatori dell'UCL sono stati coinvolti nel rilevamento della prima luce da un evento di onde gravitazionali nell'agosto 2017.

Gli eventi binari delle stelle di neutroni sono rari, ma hanno un valore inestimabile nel fornire un altro percorso per tenere traccia di come l'universo si sta espandendo. Le onde gravitazionali che emettono causano increspature nello spazio-tempo che possono essere rilevate dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e dagli esperimenti Virgo, fornendo una misurazione precisa della distanza del sistema dalla Terra.

Rilevando ulteriormente la luce dell'esplosione che l'accompagna, gli astronomi possono determinare la velocità del sistema, e quindi calcola la costante di Hubble usando la legge di Hubble.

Per questo studio, i ricercatori hanno modellato quante osservazioni di questo tipo sarebbero necessarie per risolvere il problema della misurazione accurata della costante di Hubble.

"Questo a sua volta porterà al quadro più accurato di come l'universo si sta espandendo e ci aiuterà a migliorare il modello cosmologico standard, " ha concluso il professor Peiris.