Astronomia

BICEP2: Le primordiali onde gravitazionali non sono state trovate

Nel marzo scorso, i ricercatori internazionali del BICEP2, un telescopio al Polo Sud, avevano affermato di aver rilevato la primordiale "B-mode", la polarizzazione cosmica di fondo a radiazioni microonde (CMB).

Se confermata, questa sarebbe stata una scoperta estremamente importante per l'astrofisica, in quanto avrebbe costituito la prova di onde gravitazionali a causa dell'inflazione cosmica nei primi momenti dell'universo. Tuttavia, come spesso accade nella scienza, la situazione risulta essere più complicata di quanto sembrava inizialmente.

In un'analisi congiunta dei dati dal BICEP2 / Keck Array al Polo Sud, e il telescopio spaziale Planck, gli scienziati di entrambe le collaborazioni hanno ora un quadro più completo, e sostengono che l'interpretazione delle prove è molto più dubbioso di quanto avessero pensato in precedenza. Il loro articolo appare in pubblicazione sulla rivista Physical Review Letters.

Secondo la teoria inflazionaria, l'universo si è espanso per un breve periodo a un ritmo esponenziale di 10 -36 secondi dopo il Big Bang. Come risultato, i modelli di inflazione prevedono che questa rapida accelerazione avrebbe creato increspature nello spazio, generando onde gravitazionali che sarebbero rimaste abbastanza energiche per lasciare un'impronta negli ultimi dispersi fotoni, la radiazione CMB, circa 380.000 anni più tardi. Lo spettro CMB, è ricco di strutture, ed è stato misurato ad un "livello ridicolo di precisione", secondo il professor Martin White (Università della California, Berkeley), che ha tenuto una conferenza plenaria sui risultati al recente incontro della Astronomical Society.

Le torsioni nel segnale di polarizzazione del CMB, noto come B-modalità, e quantificate da un non zero tensore a scalare rapporto r, sarebbero prove a favore dell'inflazione, ma sono molto più difficili da individuare. Gli scienziati stanno cercando di decifrare un segnale a livello di parti per trilione della temperatura ambiente, pochi decimi di nano gradi! Poiché l'inflazione potrebbe spiegare perché l'universo non sembra avere alcuna curvatura complessa, perché sembra approssimativamente la stessa in tutte le direzioni, e perché ha strutture di galassie in esso, il risultato dellala prima rilevazione del BICEP2 sull'inflazione cosmica aveva eccitato i fisici di tutto il mondo.

Ma l'estate scorsa, gli scienziati del Planck hanno presentato una mappa di luce polarizzata da grani di polvere interstellare, e hanno sostenuto che il segnale di polarizzazione rilevato dal BICEP2 poteva essere dovuto al "primo piano" di polvere nella nostra galassia Via Lattea, piuttosto che a causa di onde gravitazionali primordiali dell'universo distante. La controversia dibattuta è rimasta irrisolta, ha portato alla nuova analisi congiunta da parte degli scienziati di entrambe le squadre.

BICEP2 è sensibile alle basse frequenze (150 GHz) mentre il Planck è più sensibile a quelle superiori (353 GHz): è come se si stesse ascoltando un'opera, ma il BICEP2 poteva sentire solo i tenori e Planck poteva sentire solo i soprani. "Purtroppo, l'analisi congiunta ha prodotto solo un limite superiore al valore di r, il che significa che l'evidenza B-mode di polarizzazione a causa dell'inflazione rimane sfuggente, per ora. E' probabilmente una miscela di polveri della Via Lattea, piuttosto che onde gravitazionali.

Questo risultato deve sembrare deludente agli scienziati del BICEP2, ma la scienza funziona spesso in questo modo, soprattutto per un fenomeno così difficile da studiare. Il segnale è forte, ma l'interpretazione è più complicata di quanto sembrava prima. Nuovi esperimenti verranno presto messi online, tra cui un BICEP3, e produrranno misure più precise che potrebbero rimuovere efficacemente il contributo delle polveri. Il segnale è trattabile, e gli scienziati stanno cercando con ansia il giorno in cui potranno dichiarare con una forte significatività statistica di aver finalmente scoperto la prova di inflazione.

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