Quanta materia è presente nell’Universo? A una delle domande piu’ complesse della cosmologia ha dato risposta uno studio, pubblicato sull’Astrophysical Journal, condotto dagli esperti dell’Universita’ della California a Riverside (UCR). La materia presente nell’Universo dovrebbe essere circa il 31% del totale di energia, materia e materia oscura che occupano la realta’ del cosmo.
“Per contestualizzare questa misurazione – spiega Mohamed Abdullah, studente laureato presso il Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’UCR – se tutta la materia nell’universo fosse distribuita uniformemente nello spazio, la densita’ media della materia sarebbe di sei atomi di idrogeno per metro cubo. Per determinare la quantita’ totale di materia nell’Universo – prosegue lo scienziato – si tende a confrontare il numero e la massa osservati in ammassi di galassie per unita’ di volume con previsioni di simulazioni numeriche. Sappiamo che il numero di cluster di galassie osservati attualmente e’ molto sensibile alle condizioni cosmologiche e, in particolare, alle condizioni cosmologiche, per cui una percentuale piu’ alta di materia si tradurrebbe in piu’ cluster”.
“La parte piu’ complicata degli studi di questo tipo – afferma Abdullah – e’ determinare la massa di un ammasso di galassie perche’ la maggior parte della materia e’ oscura, quindi non possiamo vederla con i telescopi. Per superare questa difficolta’, abbiamo sviluppato GalWeight, uno strumento cosmologico che riesce a misurare la massa di cluster di galassie utilizzando le orbite dei corpi che li compongono“. L’esperto precisa che circa l’80% della materia e’ costituito da materia oscura, per cui la maggior parte di tali sostanze deriva da qualcosa che i cosmologi non comprendono ancora.
I ricercatori hanno poi combinato i dati ottenuti dalla rilevazione con le osservazioni dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) per realizzare GalWCat19, un registro di ammassi di galassie disponibile al pubblico. I corpi nello schedario sono stati infine confrontati con le simulazioni in modo da stabilire la quantita’ di materia totale presente nell’Universo. “Abbiamo effettuato una delle misurazioni piu’ precise mai realizzate – commenta Gillian Wilson, docente di Fisica e Astronomia presso l’UCR e seconda firma dell’articolo – e abbiamo utilizzato per la prima volta la tecnica dell’orbita galattica, e i nostri risultati sono in accordo con quelli ottenuti dai team che hanno utilizzato tecniche non cluster come le anisotropie di fondo cosmiche a microonde, le oscillazioni acustiche barioniche, le supernove o le lenti gravitazionali”. Grazie alle combinazioni delle misurazioni ottenute con tecniche diverse, gli astronomi hanno determinato pertanto che la materia costituirebbe il 31,5% della quantita’ totale di materia ed energia nell’Universo, con un margine di errore di 1,3. “L’errore percentuale del nostro calcolo – conclude Anatoly Klypin, esperto di simulazioni numeriche e cosmologia e coautore del documento – e’ del 4,%, il che significa che la misurazione e’ davvero precisa. Siamo stati in grado di determinare una massa per ogni cluster individualmente piuttosto che fare affidamento su metodi statistici indiretti. Questo ha rappresentato un discreto vantaggio“.
