Rilevato il segnale della prima stella nell’Universo primordiale

edges-experiment-to-detect-the-global-eorPer la prima volta astronomi dell’Arizona State University e del MIT, Massachusetts Institute of Technology, hanno rilevato con una semplice radio antenna, non più grande di un frigorifero (piazzata in pieno deserto australiano privo di interferenze radio di origine antropica), il  segnale di un’antica stella, probabilmente una delle prime, risalente a 180 milioni di anni dopo il Big Bang. La scoperta, descritta sull’ultimo numero di Nature è stata fatta grazie all’esperimento EDGES, Experiment to Detect the Global EoR (Epoc of Reionization, epoca della reionizzazione) Signature finanziato dalla National Science Foundation (NSF) dal 2009.

“Trovare questo minuscolo segnale, apre una finestra sull’Universo primordiale  – ha detto Judd Bowman, State University of Arizona. “I telescopi – ha spiegato –  non possono guardare così lontano per cogliere direttamente l’immagine di stelle così antiche, ma noi siamo riusciti a vedere quando quel segnale si è convertito in onde radio, che hanno viaggiato nello spazio fino a noi”.

Come è stato possibile rilevare un segnale che ha  13,8 miliardi di anni, quando l’Universo, ancora permeato dal gas idrogeno,  passava dal buio alla luce delle prime stelle? Gli scienziati, come riferiscono nel loro studio,  hanno percorso una via traversa: studiare le trasformazioni della radiazione di fondo cosmico (CMB, cosmic microwave background), la radiazione elettromagnetica che permea l’Universo sin dal tempo della sua formazione. Ed è lì che i ricercatori hanno scoperto un piccolo “calo” di intensità del segnale radio, un calo osservabile nelle lunghezza d’onda tra i 65 megahertz (MHz) e i 95 MHz. Le prime stelle in formazione, infatti,  rilasciavano una quantità enorme di raggi ultravioletti (UV) che interagendo con gli atomi di idrogeno,  li inducevano ad assorbire la radiazione di fondo cosmico. “E’ stata una grossa sfida cogliere questo segnale – ha detto Peter Kurczynsky della NSF – è stato come ascoltare il battito di ali di un colibri in mezzo ad un uragano”.

edges-experiment-to-detect-the-global-eor-2Gli scienziati per individuare con esattezza la nascita di una stella e il relativo segnale, dovevano innanzitutto, studiare  l’idrogeno presente nei primi stadi evolutivi dell’Universo, e per questo hanno sintonizzato l’antenna (EDGES) su frequenze comprese  tra i 100 e i 200 MHz, attenendosi a quanto predetto dai modelli teorici, che ritenevano che il gas fosse più caldo della radiazione di fondo.

Dopo un anno di tentativi falliti e nel dubbio che l’idrogeno fosse, invece, più freddo,  hanno abbassato la frequenza nella quale cercare,  tra i 50 e i 100 MHz e, finalmente è apparso il profilo di assorbimento nelle onde radio intorno a 78 MHz. Un segnale che rivela la prima interazione della luce stellare con il gas idrogeno e che  corrisponde, parlando di tempo, a 180 milioni di anni dopo il Big Bang. Una scoperta che secondo i ricercatori, aiuta a capire le prime fasi evolutive dell’Universo.

Tuttavia i dati di EDGES, se confermati, sollevano interrogativi: perchè l’ idrogeno, subito dopo il Big Bang, era più freddo di quanto ipotizzato? Gli scienziati suggeriscono  una possibilità:  ci potrebbe essere stata un’interazione con la materia oscura, che spiegherebbe l’effetto “raffreddante” sull’idrogeno. “Se questa ipotesi fosse confermata – ha detto Bowman – saremmo venuti a conoscenza di qualcosa di nuovo e fondamentale sulla misteriosa materia oscura che costituisce  l’85% dell’Universo. Uno sguardo verso una nuova fisica, oltre il Modello Standard”.

Rita Lena

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