Scrutando nel profondo universo per analizzare la luce di stelle esplose molto prima della formazione del nostro Sole, il Telescopio Spaziale Hubble ha consentito agli astronomi di scoprire che la velocità di espansione dell’universo non è rallentata da quando è avvenuto il Big Bang e quindi esso continuerà ad espandersi indefinitamente.
Al meeting invernale dell’ American Astronomical Society, Peter Garnavich e il suo gruppo hanno riportato le loro osservazioni preliminari, concludendo che nel cosmo non c’è una sufficiente quantità di materia per fornire la gravità necessaria ad arrestare l’espansione.
Se queste prime conclusioni saranno confermate da ulteriori osservazioni, il difetto di decelerazione riscontrato imporrà una nuova valutazione dell’età dell’universo. Se l’universo ha un’età molto maggiore dei 15 miliardi di anni ritenuti fino ad ora come la stima più corretta, si risolverebbe un potenziale paradosso causato dalla scoperta di stelle che dovrebbero avere un’età maggiore di quella dell’universo.
I risultati sono basati su misurazioni di distanza di supernovae molto lontane, che sono esplose diversi miliardi di anni fa. Determinare la loro distanza significa capire se l’universo in quell’epoca si espandeva a maggiore velocità oppure no. La supernova più lontana analizzata in questa ricerca esisteva 7,7 miliardi di anni fa, un’età pari a circa la metà di quella dell’universo. Altre due supenovae esplosero 5 miliardi di anni fa, più o meno all’epoca della formazione del nostro Sistema Solare.
Le supernovae sono gli eventi più luminosi del nostro universo e quindi sono candidati ideali per essere utilizzati come strumenti di misura delle grandi distanze cosmiche. Le supernovae studiate dall’Hubble appartengono al Tipo Ia, che sono considerate degli attendibili indicatori di distanza dato che la loro magnitudine assoluta è strettamente correlata alla durata dell’affievolimento che segue l’esplosione. Sebbene questa classe di supernovae sia conosciuta ancora dagli anni ’50, gli astronomi hanno dovuto aspettare il Telescopio Spaziale Hubble per poter identificare oggetti di questo tipo posti ad una distanza sufficiente grande da poterci fornire una stima utile della decelerazione dell’universo.
Dato che le osservazioni Hubble devono essere programmate molto tempo prima, la ricerca delle supernovae adatte allo scopo e l’analisi spettroscopica per la determinazione del loro redeshift vengono svolte da telescopi a terra. Il Telescopio Spaziale Hubble viene utilizzato per eseguire le successive osservazioni della curva di luce delle supernovae selezionate per la ricerca. Ogni supernova viene fotografata alcune volte a distanza di circa una settimana tra una osservazione e la successiva, per poter misurare l’affievolimento dell’emissione luminosa e quindi determinare la curva di luce.
La ricerca del "parametro di decelerazione", un dato fondamentale per stimare l’età e il destino dell’universo, è stata perseguita dai cosmologi per quasi mezzo secolo. I ricercatori comunque ci avvertono che le loro scoperte sono ancora preliminari e che sarà necessario analizzare un campione più consistente di supernovae per permettere una stima più precisa della densità di materia nello spazio e del parametro di decelerazione.
Queste immagini in falsi colori fanno parte del programma Supernova Cosmology Project diretto da Perlmutter. Esse rappresentano una delle supernovae più lontane (la misura della distanza è stata confermata spettroscopicamente). A sinistra e al centro, due immagini a confronto ottenute dal telescopio di 4 metri di Cerro Tololo (Cerro Tololo Interamerican Observatory) ci mostrano una piccola regione di cielo poco prima e poco dopo l’apparizione della supernova di Tipo Ia (denominata SN 1997ap). L’esplosione è avvenuta in un’epoca in cui l’universo aveva circa la metà dell’età attuale.
L’immagine a destra mostra la stessa supernova come viene vista dal Telescopio Spaziale Hubble. Si tratta di una foto molto più nitida che consente una migliore stima della magnitudine apparente e, confrontando questo dato con la magnitudine assoluta, anche la distanza.
Credit: Perlmutter et al., The Supernova Cosmology Project