COMUNICATO NASA 01-58

NOTA: il presente comunicato è stato diramato dalla NASA in data 2 Aprile 2001.
Poiché l'ho ritenuto di interesse per le tematiche di [Materialismo Aperto], l'ho tradotto e reso disponibile.
Ho voluto aggiungere anche, in nota, alcune spiegazioni ed alcuni commenti ad uso di chi fosse completamente digiuno di astrofisica. Poiché anch'io non sono uno specialista del campo, ma solo un appassionato dell'argomento, niente di più facile che mi sia lasciato scappare qualche grossa c@$§ata. Nel caso, vogliate cortesemente avvertirmi limitando gli insulti al minimo indispensabile, grazie.

Il telescopio spaziale Hubble^[1] (TSH) ha visto un lampo di luce proveniente da una stella in esplosione situata molto più lontano dalla Terra rispetto a qualunque altra che fosse stata vista in precedenza - l'esplosione di una supernova^[2] nell'Universo primordiale che sta gettando luce su un mistero di scala veramente cosmica.

Questa esplosione stellare è straordinaria non solo per la sua immensa distanza, 10 miliardi di anni luce dalla Terra, ma anche perché la sua scoperta rafforza molto le ipotesi sull'esistenza di una misteriosa forma di "energia oscura" che permea l'universo. Il concetto di energia oscura, che spinge via le galassie l'una dall'altra ad una velocità in continuo aumento, fu prima proposto, poi scartato, da Albert Einstein all'inizio del secolo scorso.

La scoperta del TSH rafforza anche l'idea sconvolgente che l'universo ha cominciato ad accelerare solo in tempi recenti. La scoperta venne fatta circa tre anni fa, quando la luce stranamente tenue di molte supernovæ lontane suggerì che l'universo si stia espandendo più rapidamente che in passato. All'epoca, furono proposte diverse spiegazioni di come ciò potesse aver luogo, compresa quella dell'"energia oscura". La supernova più lontana confuta le altre alternative e offre la prima golosa prova osservazionale che la gravità cominciò a rallentare l'espansione dell'Universo dopo il Big bang, e che solo più tardi la forza repulsiva dell'energia oscura sconfisse la stretta della gravità.

"Sembra che la supernova appartenga ad una classe speciale di esplosioni^[3] che permette agli astronomi di comprendere come l'espansione dell'universo sia cambiata nel tempo, un po' come un genitore segue le fasi di crescita del figlio facendo dei segni sullo stipite della porta" ha dichiarato Adam Riess, dello Space Telescope Science Institute (STScI), USA. "Questa supernova ci mostra che l'universo si sta comportando come un guidatore che rallenta avvicinandosi ad un semaforo rosso e poi preme l'acceleratore quando scatta il verde".

Il team di astronomi guidato da Riess è giunto alla scoperta analizzando centinaia di immagini prese dal TSH nell'infrarosso e in luce visibile^[4] per studiare la formazione delle galassie. Fortunosamente, una di queste galassie conteneva una supernova scoperta in precedenza dagli astronomi Ron Gilliland, STScI, e Mark Phillips, Carnegie Institutions of Washington.

La supernova da record appare relativamente luminosa, conseguenza questa del fatto che l'Universo stava rallentando nel passato (quando la supernova è esplosa), e che ha cominciato ad accelerare solo di recente^[5]. Il motivo è che un universo in decelerazione mantiene le galassie relativamente vicine tra loro, e gli oggetti contenuti in esse sarebbero apparsi più luminosi perché sarebbero stati più vicini. "Molto tempo fa, quando la luce è partita da questa lontana supernova, sembra che l'Universo stesse rallentando a causa dell'attrazione reciproca di tutta la massa presente nell'Universo", ha detto ancora Riess. "Miliardi di anni più tardi, quando la luce è partita da supernovæ più recenti, l'Universo aveva cominciato ad accelerare, aumentando la distanza tra le galassie e facendo sì che gli oggetti in esse apparissero meno luminosi".

"La capacità del TSH di trovare titaniche esplosioni stellari a queste distanze estreme è quello che serve per confermare questa teoria secondo cui l'Universo deve aver rallentato prima di ingranare la quarta" ha dichiarato la Dottoressa Anne Kinney, Direttrice del programma Origini della NASA presso il Quartier Generale NASA, Washington, USA. "Più tardi, nel corso di quest'anno, gli astronauti installeranno sul TSH una nuova macchina fotografica che ci darà una risoluzione 10 volte migliore di quella che ci dà la macchina attuale, il che ci darà persino migliori possibilità di trovare risposte a grandi domande cosmiche come questa".

Le osservazioni di molte supernovæ lontane condotte da due team di astronomi nel 1998 portarono alla teoria che l'Universo avrebbe avuto "semaforo verde" per accelerare quando aveva circa la metà della sua età attuale. Gli astronomi sostengono che le nuove scoperte del TSH escludono le altre interpretazioni proposte.

Circa un secolo fa, la Legge della Relatività Generale di Einstein concluse che l'Universo avrebbe dovuto collassare sotto l'attrazione incessante della gravità. Come molti scienziati del suo tempo, però, Einstein assumeva che l'Universo fosse statico ed immutabile. Affinché le sue equazioni si accordassero a quella assunzione, Einstein vi aggiunse qualcosa che chiamò la "costante cosmologica" la cui gravità è repulsiva, anche se non sapeva assolutamente se fosse reale o meno.

Poco dopo, l'astronomo Edwin Hubble fece la celebrata scoperta che l'Universo si stava espandendo^[6]. Assunse che l'Universo doveva essere in uno stato di rallentamento, a causa dell'attrazione gravitazionale, e che avrebbe potuto persino arrivare ad arrestarsi - il che portò Einstein a dire, più tardi, che la costante cosmologica era stata il più grande svarione della sua carriera. Adesso sembra che Einstein dopo tutto fosse sulla pista giusta.

La fonte della gravità repulsiva potrebbe essere qualcosa di simile alla costante cosmologica di Einstein - definita come l'energia del "vuoto quantistico"^[7], un mondo subatomico nascosto che permea lo spazio - oppure potrebbe essere qualcosa di completamente nuovo ed inatteso.

"Anche se non sappiamo che cosa sia l'energia oscura, siamo sicuri che la sua comprensione fornirà indizi cruciali per la ricerca dell'unificazione delle forze e delle particelle nell'Universo, e che la strada per questa comprensione richiede telescopi, non acceleratori" ha dichiarato l'astrofisico Michael Turner dell'Università di Chicago.

Riess ha fatto la sua scoperta in collaborazione con Peter Nugent (Lawrence Berkeley National Laboratory), Brian Schmidt, (Mount Stromlo Observatory) e John Tonry (Institute for Astronomy).

Il telescopio spaziale Hubble è un progetto di cooperazione internazionale tra la NASA e l'Agenzia Spaziale Europea (ESA)

Le immagini elettroniche riprese dal telescopio spaziale relative a questo comunicato sono reperibili in rete all'indirizzo: http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/2001/09

La home page dell'Istituto Scientifico per il Telescopio Spaziale (STScI) è raggiungibile all'indirizzo http://www.stsci.edu

La home page delle foto del telescopio spaziale è invece all'indirizzo http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pictures.html

Note:

^[1] Il Telescopio Spaziale Hubble (TSH), in orbita dal 25 Aprile 1990 (missione Shuttle N° 31) è un telescopio dotato di uno specchio di 2,4 m di diametro e di diversi rilevatori di radiazione, sensibili a diverse gamme di radiazione elettromagnetica. L'apparecchio per la fotografia di oggetti deboli (Faint Object Camera, FOC) è realizzato dall'Agenzia Spaziale Europea (ESA). Poiché, trovandosi in orbita, il TSH non ha il disturbo dell'atmosfera, può compiere osservazioni molto più accurate, e su oggetti molto più deboli, rispetto ai telescopi terrestri. Il suo nome deriva da quello dell'astronomo americano Edwin Hubble, che per primo negli anni '20 verificò sperimentalmente l'espansione dell'Universo. Il TSH resterà in orbita fino al 2005, per essere poi sostituito dalla serie NGST (Next Generation Space Telescope, Telescopio Spaziale della Successiva Generazione), una serie di telescopi della durata di 5 anni ciascuno che verranno via via messi in orbita a distanze dalla Terra molto superiori a quella del TSH.  

^[2] Supernova: lo stadio finale di vita di una stella di massa pari ad almeno 1,4 volte la massa del Sole (limite di Chandrasekhar). Una stella sta insieme perché la pressione prodotta dalle reazioni nucleari al suo interno contrasta la tendenza al collasso causata dall'attrazione gravitazionale dei gas componenti la stella stessa. Quando una stella esaurisce l'idrogeno al suo interno (combustibile nucleare delle reazioni che avvengono durante la fase più lunga della vita della stella), si danno due casi. Se la stella è sotto il limite di Chandrasekhar, come il Sole, le sue pari interne, non più spinte dalle reazioni nucleari, collassano fino a formare un ammasso indifferenziato di protoni ed elettroni, e le parti esterne si allontanano, formando la cosiddetta nebulosa planetaria. La stella, trasformata in una nana bianca, si spegne poi tristemente. Se invece la stella supera il limite di Chandrasekhar, il primo collasso permette l'innesco di nuove reazioni nucleari, che hanno come combustibile l'elio; ad esaurimento dell'elio, nuovo collasso e nuovo innesco, e così via, fino all'ultima fase, in cui si forma il ferro. All'esaurirsi di questa fase, si innescano reazioni di fissione del ferro, che assorbono energia invece di produrne: allora, la stella subisce un collasso rapidissimo. In seguito a questo collasso, le porzioni più esterne, dove esistono ancora dei combustibili nucleari, innescano una serie di reazioni nucleari incontrollate, che fanno sì che le parti esterne della stella vengano espulse a grande velocità, con emissione di grandi quantità di radiazione elettromagnetica (quindi anche di luce). Questa è la supernova. La sorte del nucleo è invece legata alla sua massa: fino a 10 masse solari, collassa finché le interazioni nucleari non contrastano la forza di gravità, e si ha allora una stella di neutroni o pulsar; oltre, la gravità vince anche le interazioni nucleari, ed il nucleo collassa fino a ridursi (teoricamente) ad un punto, con volume nullo e densità infinita: è il buco nero. 

^[3] Esistono diversi tipi di supernova, ed alcuni sono caratterizzati dal fatto che hanno sempre la stessa luminosità assoluta e lo stesso tipo di emissione elettromagnetica (classe spettrale). Possono quindi servire come termini di paragone per determinare velocità, distanze etc. 

^[4] Infrarosso e luce visibile sono due dei tipici campi di variazione della radiazione elettromagnetica in cui si eseguono le misure astronomiche. Altri campi di frequenza sono, ad esempio: infrarosso vicino e lontano, radioonde a diversa frequenza, ultravioletto vicino e lontano, radiazione X "morbida" e "dura", radiazione gamma.  

^[5] Ricordiamo che, poiché la luce viaggia ad una velocità comunque finita, la distanza nello spazio equivale alla distanza nel tempo. in altre parole, la luce di questa supernova, distante 10 miliardi di anni luce, è partita dalla supernova 10 miliardi di anni fa. Ciò significa che noi abbiamo potuto osservare come era l'Universo 10 miliardi di anni fa, mentre per vedere cosa ne è oggi di quella supernova dovremmo aspettare almeno altri 10 miliardi di anni - anzi, di più, visto che nel frattempo l'Universo si è espanso, e continuerà ad espandersi - e poi, tra 3 - 5 miliardi di anni, il Sole finirà il carburante, e addio Terra: e allora, perché preoccuparsi?  

^[6] In effetti, già nel 1922 il fisico e matematico russo Alexandr Alexandrovic' Fridman riprese le equazioni di Einstein, eliminò la costante cosmologica ed ottenne appunto un modello di Universo in espansione. Hubble confermò poi questo modello con osservazioni condotte tra il 1924 ed il 1929. Evidentemente agli Americani brucia ancora oggi che i Russi possano avere il primato di questa scoperta!  

^[7] Il "vuoto quantistico" è un mondo strano, in cui vengono violati i principi che regolano il mondo come noi lo conosciamo. In base al principio di indeterminazione di Heisenberg è infatti possibile che particelle si creino dal nulla e poi si annichiliscano, in quanto è possibile che vi siano violazioni del principio di conservazione di energia a dimensioni molto, molto piccole e per tempi molto, molto brevi (una teoria oggi non so più quanto valida prevedeva che il Big Bang potesse aver avuto origine da una di queste "oscillazioni quantistiche" particolarmente cicciuta). Il fenomeno, a quanto mi risulta, è stato anche osservato - o meglio, si sono osservati gli effetti causati dalla creazione spontanea ed immediata annichilazione di antifotoni. Ma qui mi fermo, perché altro non so, e forse non so bene nemmeno quello che ho scritto.