La Sloan Digital Sky Survey (SDSS) è una rassegna ad ampio campo del cielo settentrionale, condotta tramite un telescopio dedicato da 2,5m ad Apache Point in New Mexico. Lo scopo è quello di censire posizione e distanza degli oggetti extragalattici, su un'area pari al 35% dell'intera volta celeste (escludendo le regioni densamente affollate di stelle e nebulose sul piano galattico). Per fare questo, lo strumento ospita un complesso array di 30 rivelatori CCD per un totale di 120 Mpixel; essi riprendono immagini a largo campo in 5 differenti bande contemporaneamente, sfruttando la stessa tecnica di scansione (drift scanning technique) usata anche da Gaia. Inoltre, una coppia di spettroscopi a fibre ottiche analizza oltre 600 oggetti contemporaneamente, ricavandone lo spostamento verso il rosso e quindi la velocità di recessione.
La curiosa forma del telescopio Sloan, fuori e dentro l'edificio scorrevole che lo protegge - Credits: A.P.Sloan Foundation / sloan.org
Inaugurato nel 2000, SDSS ha già effettuato più rassegne celesti dedicate, con 10 diverse "release" dei dati pubblicamente disponibili, grazie ai quali è stato possibile pubblicare migliaia di articoli scientifici. Nel 2017, ad esempio, è stata creata la prima mappa tridimensionale a larga scala dell'universo primordiale basata sulla posizione di 147000 quasar nell'ambito della Extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS).
Pochi giorni fa, un gruppo di studiosi ha rilasciato un'analisi riguardante il più grande e profondo censimento di galassie nell'Universo, ottenuto in 5 anni di lavoro mettendo insieme 6 diverse rassegne SDSS come illustrato nell'immagine sottostante; la mappa tridimensionale si estende oltre 12 miliardi di anni luce, spingendosi a meno di 2 miliardi di anni dopo il Big Bang.
La mappa, con al centro la Via Lattea e i colori che indicano i diversi cataloghi utilizzati (legenda in basso a sinistra); sulla destra, esempio di oggetti e di righe spettrali da ciascun catalogo. - Image credit: Anand Raichoor (EPFL), Ashley Ross (Ohio State University) and the SDSS Collaboration
Oltre alla eccezionale suggestione del viaggio all'interno della mappa, mostrato in fondo all'articolo, ci sono anche importantissime conseguenze di livello cosmologico. Questi dati contengono infatti l'intera storia evolutiva del nostro universo e, in particolare, la distribuzione della materia quando si formarono le prime galassie. Le disuniformità in questa distribuzione celano importanti informazioni sulle oscillazioni acustiche barioniche iniziali, per l'appunto, osservate anche nel fondo CMB da WMAP e Plank.
Il seguente grafico mostra il risultato di queste indagini in termini del valore della costante di Hubble (velocità di espansione dell'universo) e di geometria dello spazio-tempo, legata al coefficiente di curvatura. Quest'ultimo vale 0 se l'universo è piatto, altrimenti è positivo o negativo a seconda della curvatura sferica o iperbolica. Come si vede, con questa ultima indagine, tale curvatura è quasi perfettamente centrata su un universo piatto (curvatura di -0.0005±0.0031) mentre la costante di Hubble si assesta a 68,6±1,2 km/s/Mpc. Quest'ultimo risultato è estremamente importante perché va a confermare e rafforzare quello, intorno a 67,5 km/s/Mpc, ottenuto con Plank studiando le anisotropie del fondo di radiazione cosmica; sono invece in contrasto con i risultati più alti (quasi 74 km/s/Mpc) recentemente annunciati da Riess e altri, basandocisi su oggetti generalmente più vicini, specialmente dallo studio delle cefeidi e delle supernove.
Credits: Eva-Maria Mueller (Oxford University) and the SDSS Collaboration - Improvements by Marco Di Lorenzo
Se ulteriori indagini future confermeranno questi dati, sarebbe un grande risultato per la cosmologia perché significherebbe che le osservazioni "vicine" sono falsate da effetti locali che alterano il valore di curvatura e di velocità espansione dell'universo e si fugherebbero finalmente i dubbi sulla geometria e il dualismo sempre più inconciliabile tra i valori di H0 ottenuti con differenti metodi; la cosiddetta "cosmologia di precisione" riceverebbe un nuovo impulso e con essa la nostra comprensione della storia e della composizione dell'Universo.
Riferimenti:
https://sloan.org/programs/research/sloan-digital-sky-survey
https://www.sdss.org/press-releases/no-need-to-mind-the-gap/
https://www.sciencealert.com/astrophysicists-unveil-biggest-ever-3d-map-of-universe
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