

Un articolo in fase di pubblicazione sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta un nuovo tentativo di calcolare la velocità di espansione dell’universo, questa volta utilizzando come riferimento le stelle giganti rosse. Un team di ricercatori coordinati da Carnegie Institution for Science e Università di Chicago e guidato dall’astronoma Wendy Freedman ha usato osservazioni condotte con il telescopio spaziale Hubble per effettuare quel calcolo. Il risultato ha un picco di probabilità a 69,8 km/s per megaparsec, una via di mezzo tra i valori calcolati usando i due metodi che hanno fornito valori discrepanti.

Quella che è stata definita una tensione nel campo dell’astrofisica è data dalla discrepanza tra le misurazioni effettuate utilizzando le cosiddette candele standard, stelle chiamate variabili cefeidi che hanno una correlazione molto stretta tra il loro periodo di variabilità e la loro luminosità assoluta, e quelle effettuate studiando l’universo primordiale con la sonda spaziale Planck Surveyor. Un’alternativa alle cefeidi sono le supernove ma il loro impiego non ha cambiato i termini del problema.

Il problema sta coinvolgendo da anni persone importanti nel mondo dell’astronomia come l’astrofisico premio Nobel Adam Riess. Wendy Freedman, già direttrice degli osservatori Carnegie a Pasadena e ora professoressa all’Università di Chicago, è un’importante ricercatrice specializzata in quel tipo di studio dato che nel 2001 diresse un team che misurò la velocità di espansione dell’universo usando le cefeidi come riferimento. Quasi un secolo fa un altro astronomo della Carnegie, Edwin Hubble, scoprì l’espansione dell’universo ed è per questo che la velocità a cui si espande è stata chiamata costante di Hubble.

Un metodo diverso dai due utilizzati per calcolare la costante di Hubble potrebbe essere utile per cercare di capire quale di quelli calcolati sia più vicino a quello giusto permettendo anche di indagare con qualche certezza sul risultato più lontano per capire se vi sia qualche errore metodologico o qualcosa che ancora non conosciamo dell’universo che porta a errori di calcolo sistematici. Ad esempio, potrebbe esserci qualcosa nelle cefeidi usate come candele standard che ancora gli astronomi non sanno e genera errori di calcolo. Per questo motivo il team di Wendy Freedman ha cercato un altro tipo di candela standard finendo per scegliere le stelle giganti rosse.

Quando una stella di dimensioni piccole o medie, come il Sole, si avvicina alla fine della sua vita, comincia a espandersi diventando una gigante rossa. Un momento di quella fase è quello che in gergo viene chiamato flash di elio, quando la loro temperatura sale fino a un picco circa 100 milioni di gradi dopo il quale la luminosità cala notevolmente. Quel picco può essere usato come candela standard perché la sua luminosità è la stessa per tutte le stelle, di conseguenza misurando la luminosità vista dalla Terra è possibile calcolarne in modo preciso la distanza.

Il telescopio spaziale Hubble, il cui nome è stato anch’esso dato in onore di Edwin Hubble, è spesso al centro di queste ricerche perché usato per osservare vari oggetti celesti. L’immagine (NASA, ESA, W. Freedman (University of Chicago), ESO, and the Digitized Sky Survey) mostra nella fila in alto le galassie in cui sono stati cercate le candele standard per il nuovo calcolo e precisamente nei loro aloni, con il campo di vista indicato nei riquadri ingranditi nella fila centrale dove ci sono a loro volta altri riquadri ingranditi ulteriormente nella fila in basso, con le giganti rosse nei cerchi gialli.

Il risultato dello studio non ha dato l’esito sperato dato che il valore calcolato per la costante di Hubble ha un picco di probabilità a 69,8 km/s per megaparsec, tra i 74.03 km/s per megaparsec ottenuti usando le cefeidi e i 67.4 km/s per megaparsec ottenuti usando i dati di Planck Surveyor anche se più vicina al secondo.

Recentemente un articolo pubblicato sulla rivista “Nature Astronomy” ha riportato l’utilizzo di osservazioni della fusione tra due stelle di neutroni registrata il 17 agosto 2017 per cercare di calcolare il valore della costante di Hubble ma si tratta di un lavoro a lungo termine perché sarà necessario trovare altri eventi di quel tipo per ottenere una misurazione precisa.

Nel frattempo, nuove possibilità potrebbero arrivare dalla missione Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), un telescopio spaziale che potrebbe fornire nuove osservazioni di cefeidi, supernove e giganti rosse per effettuare calcoli ancor più precisi della costante di Hubble. Ci sono alcuni problemi nel finanziamento della missione perciò bisogna sperare che proceda e possa offrire nuove informazioni che aiutino a risolvere questo problema cosmologico fondamentale.