Per secoli, gli scienziati hanno cercato di decifrare i primi momenti dell’Universo, subito dopo il Big Bang. Tra i periodi più enigmatici c’è l’Età Oscura Cosmica, un’era precedente alla formazione delle prime stelle e galassie. Questa “oscurità” è finita con l’Epoca della Reionizzazione, un momento cruciale in cui l’Universo, da opaco, è diventato trasparente, permettendo alla luce di viaggiare indisturbata. Ora, un team di astronomi dell’International Centre of Radio Astronomy Research (ICRAR), guidato dalla Curtin University, ha fatto una scoperta che ribalta le aspettative: l’Universo era “caldo”, non freddo, prima di questa epocale “illuminazione”.
La caccia al segnale inafferrabile
La ricerca, condotta utilizzando il potente radiotelescopio Murchison Widefield Array (MWA), situato nell’osservatorio radioastronomico Murchison in Australia Occidentale (Paese di Wajarri Yamaji), si è concentrata proprio sulla ricerca del debole, ma fondamentale, segnale dell’Epoca della Reionizzazione.
“Durante la nostra ricerca iniziale, abbiamo ottenuto la prima prova del riscaldamento del gas tra le galassie circa 800 milioni di anni dopo il Big Bang“, ha spiegato Ridhima Nunhokee, autrice principale della prima fase della ricerca.
L’Epoca della Reionizzazione, prevista dalla teoria ma non ancora direttamente rilevata, segna il momento, circa un miliardo di anni dopo il Big Bang, in cui il gas (principalmente idrogeno) che permeava lo spazio tra le galassie passò da uno stato neutro e “opaco” a uno ionizzato e “trasparente”.
Rimuovere il “rumore” cosmico
Studiare questo periodo richiede una meticolosa opera di “pulizia” dei dati. Per isolare il debole segnale della reionizzazione, gli astronomi devono eliminare ogni altra fonte di onde radio, o “segnali in primo piano”.
“Questi includono emissioni da stelle e galassie vicine, interferenze dall’atmosfera terrestre e persino rumore generato dal telescopio stesso“, ha affermato Nunhokee. Solo dopo aver sottratto attentamente questi segnali indesiderati, i dati rimanenti possono rivelare i segnali primordiali.
Il team dell’ICRAR è riuscito a integrare circa 10 anni di dati MWA, osservando il cielo per un tempo senza precedenti. Questo sforzo di calcolo e l’alta qualità del nuovo set di dati hanno reso la scoperta possibile.
L’universo si è “preriscaldato”
La vera sorpresa è arrivata dall’assenza di un segnale specifico che l’MWA avrebbe dovuto catturare se l’Universo avesse subito un “avvio a freddo” della reionizzazione.
“Con l’evoluzione dell’Universo, il gas tra le galassie si espande e si raffredda, quindi ci aspetteremmo che fosse molto, molto freddo“, ha spiegato la professoressa Cathryn Trott, responsabile del progetto Epoch of Reionisation presso l’ICRAR e autrice principale della seconda fase della ricerca. “Le nostre misurazioni mostrano che si riscalda almeno di una certa quantità. Non di molto, ma questo ci dice che è esclusa una reionizzazione molto fredda. È davvero interessante“.
Questa “tiepidezza” implica che l’Universo deve essere stato “preriscaldato” prima che la reionizzazione iniziasse completamente. La causa più probabile di questo riscaldamento? L’energia proveniente dalle prime fonti di raggi X. Si ipotizza che questa radiazione fosse emessa dai primi buchi neri e dai resti stellari che si stavano formando in quell’epoca, disperdendosi nel gas intergalattico e alzandone la temperatura.
Verso il futuro con SKA
Le lezioni apprese e le tecniche sviluppate per gestire e “pulire” i dati MWA saranno fondamentali per la prossima generazione di strumenti astronomici. Il lavoro aprirà la strada alla ricerca dell’Epoca della Reionizzazione con il Square Kilometre Array (SKA), il più grande radiotelescopio del mondo attualmente in costruzione in Australia Occidentale e in Sudafrica.
“Tutte queste tecniche esistenti ci aiuteranno a trovare ciò che manca – il segnale è sicuramente sepolto lì. Stiamo solo migliorando i nostri dati e ottenendo più dati, più puliti, per raggiungerlo“, ha concluso Nunhokee.
La scoperta non solo riscrive il modo in cui pensiamo al gas primordiale, ma ci avvicina di un passo all’osservazione diretta del momento in cui il nostro Universo è uscito dall’oscurità, rivelando un cosmo più dinamico e “caldo” di quanto avessimo mai immaginato.
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