Gli astronomi hanno compiuto un importante passo avanti nella scoperta dei misteri dell’alba cosmica. Una raccolta di 350 radio telescopi situati nel deserto del Karoo, in Sudafrica, sta rapidamente avanzando verso la rilevazione dell'”alba cosmica” – il periodo successivo al Big Bang in cui le stelle si sono accese per la prima volta e le galassie hanno cominciato a fiorire.
Un gruppo di scienziati provenienti dal Nord America, dall’Europa e dal Sudafrica ha aumentato la sensibilità del telescopio radio Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) del doppio. Con questo progresso, aspirano a scoprire i segreti dell’universo primordiale.
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“Negli ultimi decenni, team di tutto il mondo hanno lavorato per una prima rilevazione delle onde radio dall’alba cosmica. Sebbene una tale rilevazione resti sfuggente, i risultati di HERA rappresentano la ricerca più precisa finora”, afferma Adrian Liu, professore assistente al Dipartimento di Fisica e Trottier Space Institute presso l’Università McGill.
L’array era già il telescopio radio più sensibile del mondo dedicato all’esplorazione dell’alba cosmica. Ora il team di HERA ha migliorato la sua sensibilità di un fattore di 2,1 per le onde radio emesse circa 650 milioni di anni dopo il Big Bang e di 2,6 per le onde radio emesse circa 450 milioni di anni dopo il Big Bang.
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Anche se gli scienziati non hanno ancora rilevato emissioni radio dalla fine delle età oscure cosmiche, i loro risultati forniscono indizi sulla composizione di stelle e galassie nell’universo primordiale. Finora, i loro dati suggeriscono che le prime galassie contenevano pochissimi elementi oltre idrogeno ed elio, a differenza delle nostre galassie odierna che hanno una varietà di elementi, dall’litio all’uranio, più pesanti dell’elio.
Quando le antenne radio saranno completamente online e calibrate, il team spera di costruire una mappa 3D delle bolle di idrogeno ionizzato e neutro – indicatori delle prime galassie – mentre si evolvono da circa 200 milioni di anni fino a circa 1 miliardo di anni dopo il Big Bang. La mappa potrebbe dirci come le stelle e le galassie precoci differivano da quelle che vediamo intorno a noi oggi e come appariva l’universo nella sua adolescenza, affermano i ricercatori.
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Secondo gli studiosi, il fatto che il team di HERA non abbia ancora rilevato questi segnali esclude alcune teorie sull’evoluzione delle stelle nell’universo primordiale. “I nostri dati suggeriscono che le prime galassie erano circa 100 volte più luminose nei raggi X rispetto alle galassie di oggi. Questa era la teoria, ma ora abbiamo dati reali che rafforzano questa ipotesi”, afferma Liu.
Il team di HERA continua a migliorare la calibrazione del telescopio e l’analisi dei dati nella speranza di vedere quelle bolle nell’universo primordiale. Tuttavia, filtrare il rumore radio locale per vedere i segnali dall’universo primordiale non è stato facile.
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“Se è formaggio svizzero, le galassie fanno i buchi e noi cerchiamo il formaggio”, dice David DeBoer, astronomo di ricerca presso il Laboratorio di Radio Astronomia dell’Università della California, Berkeley.
“HERA continua a migliorare e ad impostare limiti sempre più accurati”, afferma Aaron Parsons, investigatore principale di HERA e professore associato di astronomia presso l’Università della California Berkeley. “Il fatto che siamo in grado di continuare a spingere avanti e abbiamo nuove tecniche che continuano a portare frutti per il nostro telescopio è fantastico”.
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