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Un segnale dalla notte dei tempi conferma la teoria dell'Inflazione

Arriva da un team del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, guidato da John Kovac, l'annuncio / rivelazione di ieri, 17 marzo 2014: l'esperimento BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), condotto presso il South Pole Telescope (SPT), ha permesso di rilevare le impronte delle onde gravitazionali primordiali confermando la teoria dell'Universo Inflazionato, in base alla quale immediatamente dopo il Big Bang ci sarebbe stata una una breve ma straordinaria accelerazione ed espansione.

BICEP2 onde gravitazionali primordiali

Arriva da un team del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, guidato da John Kovac, l'annuncio / rivelazione di ieri, 17 marzo 2014: l'esperimento BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization), condotto presso il South Pole Telescope (SPT), ha permesso di rilevare le impronte delle onde gravitazionali primordiali confermando la teoria dell'Universo Inflazionato, in base alla quale immediatamente dopo il Big Bang ci sarebbe stata una una breve ma straordinaria accelerazione ed espansione.

Una scoperta storica che, se confermata, diventerebbe la prima rilevazione delle onde gravitazionali previste dalla Teoria della Relatività di Einstein e la prima prova diretta della Teoria dell'Inflazione Cosmica che causò la crescita esponenziale dell'Universo in una frazione di frazione di secondo dopo l'istante zero, ossia il momento della nascita dell'Universo, quando tutto lo spazio e tutta la materia erano concentrati in un punto (senza violare la Relatività Generale, che sostiene che nulla può muoversi più veloce della luce nello spazio, dal momento che l'Inflazione è un ampliamento / stiramento dello spazio stesso).

L'esperimento BICEP2 ha visto la partecipazione dei massimi esperti per sviluppare una tecnologia rivoluzionaria, avvalendosi del miglior punto di osservazione offerto dalla Terra, il Polo Sud.
I principali contributi sono arrivati dalla Caltech, dal JPL, dalla Stanford University, dalla Harvard University, dalla Cambridge e dalla Minnesota University.
Il loro successo è dovuto all'uso di nuovi rivelatori superconduttivi (i superconduttori sono materiali che, una volta raffreddati, permettono alla corrente elettrica di fluire liberamente, con resistenza nulla).

"La nostra tecnologia combina le proprietà della superconduttività con piccole strutture che possono essere viste solo al microscopio. Questi dispositivi sono realizzati con lo stesso processo di micro-lavorazione usato per i sensori dei telefoni cellulari", ha dichiarato Anthony Turner, del Microdevices Laboratory presso il JPL.

BICEP2 esegue la scansione del cielo alla ricerca di sottili segnali nascosti nel fondo cosmico a microonde, Cosmic Microwave Background o CMB, la radiazione rilasciata 380 mila anni dopo il Big Bang, quando l'Universo si era raffreddato abbastanza da permettere ai fotoni di viaggiare liberamente attraverso lo spazio.

La CMB riempie ogni centimetro cubo di Universo osservabile, il cosiddetto bagliore del Big Bang che è praticamente uniforme in tutte le direzioni e la sua mappa era stata battezzata la "foto dell'Universo neonato".

Ma il telescopio antartico è stato in grado di rilevare il debole segnale impresso nella radiazione cosmica di fondo, chiamato polarizzazione primordiale B, o B-mode, i "primi tremori del Big Bang", tutto grazie ad una gamma unica di più rivelatori, schierati in modo simile ai pixel delle moderne macchine fotografiche digitali, ma con la possibilità aggiuntiva di rilevare la polarizzazione. L'intero sistema funziona al gelo di 0,25 Kelvin, cioè quasi -273 gradi Celsius, la temperatura più bassa ottenibile, molto prossima allo zero assoluto.

L'esperimento BICEP2 ha usato 512 rilevatori, incrementando notevolmente la capacità di osservare la radiazione cosmica di fondo ed ora sta lavorando con ben 2.560 rilevatori.

BICEP2 onde gravitazional iprimordialiL'Universo primordiale era estremamente caldo e denso ma circa 380.000 anni dopo il Big Bang, si era raffreddato abbastanza tanto da consentire alle luce di muoversi liberamente, senza arrestarsi contro una o l'altra particella. Questi fotoni hanno viaggiato da allora e sono quelli che vediamo oggi con i nostri telescopi, rilevati come una debole radiazione cosmica di fondo (CMB). La polarizzazione primordiale B è una sorta di increspatura che è stata impressa sui fotoni CMB.

La luce, essendo un'onda, oscilla in una direzione particolare, conosciuta come polarizzazione, assegnata a ciascun fotone al momento in cui è stato creato. Ma la gravità deforma tutto l'Universo, compresa la luce. I fotoni CMB, perciò, che hanno viaggiato attraverso le stelle e le galassie del passato, sono stati piegati dall'influenza gravitazionale di questi oggetti massicci, la flessione che ha prodotto il B-mode di polarizzazione.

Questo segnale fu scoperto lo scorso anno dai ricercatori che utilizzano il South Pole Telescope, il radiotelescopio di 10 metri situato presso la base Amundsen-Scott, al Polo Sud, Antartide.
Ma c'è un'altra polarizzazione primordiale B, che i cosmologi hanno ricercato a lungo, quella in cui la luce CMB è stata agitata da enormi onde gravitazionali, increspature nel tessuto dello spazio-tempo, provenienti da un periodo estremamente precoce nella vita dell'Universo, conosciuto come l'Inflazione.

Secondo il modello attuale del Big Bang, accettato dalla metà del XX° secolo, quando l'Universo nacque era una bolla nebbiosa di plasma energetico, troppo caldo perché i fotoni potessero viaggiare liberamente. Poi, iniziò ad espandersi, diventando un luogo più accogliente. Ma questa teoria ha sempre presentato alcuni problemi, quali ad esempio spiegare come parti distanti dell'Universo possano presentare solo piccolissime variazioni di temperatura perché la CMB, che rileviamo intorno a noi, è sorprendentemente uniforme. E qui entra in gioco la Teoria dell'Inflazione.

Per risolvere l'enigma, nel 1980, i teorici hanno ipotizzarono che l'Universo appena nato doveva essere ancora più piccolo di quanto immaginato fino a quel momento. Circa 0,000000000000000000000000000000000001 secondi dopo il Big Bang, avrebbe attraversato improvvisamente un'espansione accelerata che ha lo avrebbe spinto a diventare mille quadrilioni di quadrilioni di quadrilioni di quadrilioni di quadrilioni di volte più grande di quanto non fosse in precedenza. L'inflazione portò, quindi, l'Universo alla dimensione giusta per il modello del Big Bang, dando un senso a tutte le osservazioni.

"Il rilevamento di questo segnale è uno degli obiettivi più importanti della cosmologia oggi", ha dichiarato, in un comunicato stampa, astronomo John Kovac di Harvard, che ha guidato il team della scoperta.

Anche se il lavoro dovrà ancora essere confermato con altri esperimenti, sta già avendo i suoi effetti e potrebbe risolvere alcune problematiche persistenti che ruotano attorno ai nostri modelli attuali.

"Questa è letteralmente una finestra sul passato, quasi all'inizio del tempo stesso", ha detto il fisico Lawrence Krauss dell'Arizona State University, che non era coinvolto nella ricerca ma si è occupato dell'inflazione.

Il lato positivo è che il segnale rilevato era sorprendentemente forte, fatto che, d'altra parte, ha creato anche incertezza nel team stesso, che ha lavorato sui dati per ben tre anni per escludere eventuali errori.

I dati di BICEP2 sono, inoltre, alquanto in contrasto con altri esperimenti, come quelli del telescopio spaziale Planck, che ha accuratamente mappato la CMB senza rilevare alcuna polarizzazione primordiale B. Ma è anche possibile che, ora che si sa cosa cercare, anche gli altri team riescano ad identificare facilmente il segnale, confermando i risultati abbastanza velocemente, magari nel giro di poche settimane.

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Elisabetta Bonora

Sono una image processor e science blogger appassionata di astronomia, spazio, fisica e tecnologia, affascinata fin da bambina dal passato e dal futuro.
Dal 2009 elaboro le immagini raw delle missioni spaziali insieme a Marco Faccin ed ho creato questo blog ad agosto 2012, in occasione dello sbarco del rover Curiosity su Marte.
Per lavoro mi occupo di digital advertising, web e video analytics presso Shiny (SV – Italia) ma passo la maggior parte del tempo libero su questo sito e tra i cataloghi delle foto scattate dalle sonde e dai rover inviati nel nostro Sistema Solare "per esplorare nuovi mondi, alla ricerca di nuove forme di vita, per arrivare là dove nessuno è mai giunto prima!" ...Ovviamente, è chiaro, sono una fan di Star Trek!

Sito web: https://twitter.com/EliBonora
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