{"id":9713,"date":"2021-03-19T15:44:07","date_gmt":"2021-03-19T14:44:07","guid":{"rendered":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=9713"},"modified":"2021-03-19T16:23:24","modified_gmt":"2021-03-19T15:23:24","slug":"da-atacama-al-big-bang","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cielipiemontesi.it\/?p=9713","title":{"rendered":"Da Atacama al Big Bang"},"content":{"rendered":"\n

L\u2019ultima stima in ordine di tempo della costante di Hubble, fornita dalle osservazioni sul fondo cosmico a microonde condotte con l\u2019Atacama Cosmology Telescope, corrisponde a quella indicata dal modello standard dell\u2019universo e dalle misure compiute dal satellite Planck. Ne parliamo con il primo autore di uno degli articoli pubblicati la settimana scorsa su Jcap, il cosmologo romano Simone Aiola, oggi a New York<\/em><\/strong><\/p>\n\n\n\n

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L\u2019Atacama Cosmology Telescope (Act). Crediti: Jon Ward<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Pi\u00f9 su, verso i 73-74, o pi\u00f9 gi\u00f9, verso i 67-68? Il tiro alla fune sulla costante di Hubble<\/a>, sempre pi\u00f9 in tensione<\/a><\/strong>, saluta l\u2019esordio di una nuova \u201catleta\u201d. Un\u2019esordiente di peso, che arriva dritta dal deserto di Atacama, nel nord del Cile, e va a dare man forte alla squadra che tira verso il valore pi\u00f9 basso: si tratta di una nuova stima derivata dall\u2019analisi di mappe del fondo cosmico a microonde (Cmb<\/a>) in temperatura e polarizzazion<\/strong>e ottenute con l\u2019Act<\/a><\/strong>, l\u2019Atacama Cosmology Telescope, i cui risultati sono stati presentati in una serie di articoli<\/a><\/strong> pubblicati lo scorso 30 dicembre su Journal of Cosmology and Astroparticle Physics<\/strong><\/em>. Una stima molto precisa: 67.6 km al secondo per megaparsec. Una stima praticamente identica a quella ottenuta dagli scienziati del satellite dell\u2019Esa Planck<\/a><\/strong>, e in netto contrasto con quella indicata dalla maggior parte delle osservazioni pi\u00f9 astrofisiche (come quelle valse il Nobel per la fisica del 2011<\/a><\/strong>, condotte perlopi\u00f9 avvalendosi delle stelle cefeidi e delle supernove<\/strong><\/a>). Una stima che porta ad assegnare all\u2019universo un\u2019et\u00e0 di 13.77 miliardi di anni, con un errore di pi\u00f9 o meno 40 milioni di anni (13.77\u00b10.04 Gy<\/em>).<\/p>\n\n\n\n

A rendere questa stima particolarmente interessante \u00e8 che si tratta della prima volta in cui una serie di misure indipendenti della radiazione di fondo cosmico a microonde trovano valori per la costante di Hubble nella fascia bassa<\/em>. Fra gli articoli pubblicati sul numero di fine dicembre Jcap<\/em> ce n\u2019\u00e8 uno<\/a><\/strong> che porta come prima firma quella del cosmologo romano Simone Aiola<\/strong>, oggi ricercatore al <\/em>Flatiron Institute<\/strong> di New York, dove lo abbiamo raggiunto per un\u2019intervista.<\/p>\n\n\n\n

In pratica, confermate il risultato di Planck. Ma cosa avete calcolato, esattamente? L\u2019et\u00e0 dell\u2019universo? La costante di Hubble? <\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abI nostri risultati si basano sull\u2019assunzione di un modello cosmologico: il Lambda-Cdm<\/strong><\/a>. Questo modello ha sei parametri liberi (Costante di Hubble<\/a> H0<\/sub><\/strong>, Densit\u00e0 dei barioni<\/a><\/strong> \u03a9b<\/sub><\/strong>, densit\u00e0 della materia<\/a> totale<\/strong> -barioni + materia<\/strong><\/a> oscura<\/strong><\/a>– \u03a9m<\/sub><\/strong>, profondit\u00e0 ottica<\/a><\/strong> alla reionizzazione<\/a><\/strong> \u03c4<\/strong>, ampiezza delle fluttuazioni<\/a><\/strong> scalari As<\/sub><\/strong>, indice spettrale<\/a><\/strong> ns<\/sub><\/strong>) che stimiamo usando le nostre misure.
In altre parole, cerchiamo i valori di quei parametri che meglio rappresentano le nostre misure. Una volta che questi parametri sono stati determinati possiamo calcolare altri valori derivati, tra i quali l\u2019et\u00e0 dell\u2019universo<\/a> t0<\/sub><\/strong>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Simone Aiola, cosmologo, research scientist al Center for Computational Astrophysics del Flatiron Institute di New York<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

C\u2019\u00e8 un collegamento fra questi due valori?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abIn generale la costante di Hubble e l\u2019et\u00e0 dell\u2019universo sono collegate: <\/strong>t0<\/sub><\/strong> \u00e8 proporzionale all\u2019inverso di H0<\/sub><\/strong><\/em>, e la costante di proporzionalit\u00e0 fra i due dipende dai valori degli altri parametri cosmologici,<\/em> in particolare dal valore delle densit\u00e0 di materia e energia oscura<\/strong>, chiamate \u03a9m<\/sub><\/strong><\/em>e \u03a9\u039b<\/sub><\/strong><\/em>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

E come fate a dedurre l\u2019et\u00e0 dell\u2019universo \u2013 o la costante di Hubble \u2013 da mappe come quelle riportate nel vostro articolo? <\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abLa cosa importante da ricordare \u00e8 che misure di Cmb sono misure di angoli sulla sfera celeste<\/strong>. Le fluttuazioni di temperatura e polarizzazione<\/strong> (i \u201cblob\u201d rossi e blu che vedete nelle mappe) sono utilizzati come \u201crighelli standard<\/strong>\u201d: in particolare, uno dei sei parametri \u2013 il parametro \u03b8<\/strong><\/em> \u2013 che menzionavo prima \u00e8 collegato alla misura angolare di queste fluttuazioni<\/strong>, che risulta di circa 0.6 gradi per le fluttuazioni di temperatura e la 0.3 per quelle di polarizzazione<\/em>. Ora, come utilizziamo questa misura angolare per trovare H0<\/sub><\/strong>? Utilizziamo un po\u2019 di geometria cosmica<\/strong>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Geometria cosmica? Cio\u00e8?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abPer un triangolo rettangolo, se conosciamo la lunghezza di un cateto e il valore dell\u2019angolo opposto, possiamo trovare il valore del cateto adiacente. Noi abbiamo il valore dell\u2019angolo dalle nostre misure<\/em> e il valore del cateto opposto<\/em> dipende dalla fisica alla superficie di ultimo scattering che governa il plasma di fotoni (Cmb) e particelle.<\/strong> Il cateto adiacente all\u2019angolo pu\u00f2 quindi essere calcolato e dipende dall\u2019espansione dell\u2019universo \u2013 dunque dipende da H0<\/sub><\/strong><\/em>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Visto da fuori, quello che si sta configurando attorno alla tensione sulla costante di Hubble ha un po\u2019 il sapore di uno scontro tra astrofisici e cosmologi \u2013 Supernov-isti vs. Cmb-isti\u2026<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abUna delle cose che amo di pi\u00f9 della cosmologia \u00e8 la possibilit\u00e0 di studiare il cosmo usando tecniche diverse<\/em> \u2013 o, come sono chiamate, cosmological probes<\/strong><\/em>. In passato le misure di Cmb, supernove e BAO<\/strong> (le oscillazioni acustiche barioniche<\/em>) davano risultati consistenti per i parametri del Lambda-Cdm, ma ora che gli errori associati alle misure sono diventati molto pi\u00f9 piccoli la situazione \u00e8 diversa. Prima dei nostri risultati, il tema principale delle discussioni si focalizzava sul fatto che le misure di Planck e quelle di Riess non erano in accordo\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Porzione di mappa della radiazione di fondo cosmico a microonde (Cmb) ottenuta dall\u2019Atacama Cosmology Telescope. La Cmb, emessa appena 380mila anni dopo il Big Bang, varia in polarizzazione e temperatura (rappresentata qui da colori pi\u00f9 rossi o pi\u00f9 blu). Gli astrofisici hanno utilizzato la spaziatura tra queste variazioni per ottenere una nuova stima dell\u2019et\u00e0 dell\u2019universo. Crediti: Act Collaboration<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

E ora?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abIl fatto che i nostri risultati \u2013 basati su una misura del cielo indipendente da Planck e misure migliori in polarizzazione<\/strong> \u2013 confermino quelli di Planck toglie il dubbio sul fatto che quelli di Planck possano essere sbagliati. Ora ci sono due possibilit\u00e0: le misure di Riess<\/strong> sono sbagliate oppure abbiamo bisogno di un nuovo modello cosmologico<\/strong>.\u00a0Per la prima ipotesi, penso che i prossimi 5-10 anni, con nuovi telescopi che osserveranno molte pi\u00f9 supernove, aiuteranno a capire di pi\u00f9 gli errori sistematici e statistici<\/strong>. \u00c8 comunque importante menzionare che ci sono altre misure di supernove<\/strong> -per esempio, quelle del gruppo di Wendy Freedman<\/strong>– che sono in accordo con i valori della Cmb<\/strong>. Quindi direi che il Supernov-isti non hanno ancora raggiunto un consenso sul \u201cloro\u201d valore\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

La seconda ipotesi, invece? Quella della necessit\u00e0 di un nuovo modello cosmologico?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abQuesta sarebbe molto, molto pi\u00f9 interessante! L\u2019ACT<\/strong> e nel futuro il Simons Observatory<\/a> e Cmb-S4<\/a><\/strong>, misureranno il cielo con molto pi\u00f9 precisione, il che apre la possibilit\u00e0 per la comunit\u00e0 di esplorare nuovi modelli cosmologici <\/strong>e verificarli con i dati\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

Ecco, a proposito di Act, l\u2019Atacama Cosmology Telescope, il \u201csuo\u201d telescopio: lei ci \u00e8 mai andato?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abS\u00ec, ho visitato il sito di Atacama lo scorso gennaio, poco prima della pandemia, e ho aiutato il team con l\u2019ultimo upgrade di Act. Spero di tornare presto per vedere i quattro telescopi del Simons Observatory<\/strong>\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

E la sua passione per la cosmologia dov\u2019\u00e8 nata?<\/strong><\/p>\n\n\n\n

\u00abAlla Sapienza, a Roma, citt\u00e0 nella quale sono nato e cresciuto. Poi nel 2012 mi sono spostato negli Usa per il dottorato e credo che almeno per il momento la mia carriera rimanga qui, negli Stati Uniti. Faccio parte di ACT dal 2014 e ho avuto il piacere e onore di portare avanti questa analisi, cominciata del 2017 quando ero postdoc<\/em> a Princeton. Ora investo la maggior parte del mio tempo come data manager<\/em> per il Simons Observatory, qui al Flatiron Institute, a New York. Adoro vivere a New York, e lavorare in un ambiente come il Flatiron \u00e8 una fortuna immensa\u00bb.<\/p>\n\n\n\n

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Per saperne di pi\u00f9:<\/strong><\/p>\n\n\n\n