In questo articolo Indice dei contenuti 3 sezioni
Piccolissimi campi magnetici nati pochi istanti dopo il Big Bang potrebbero aiutare a sciogliere uno dei nodi più ostinati della cosmologia moderna, la cosiddetta tensione di Hubble. Sul fatto che l’espansione dell’universo sia reale ormai nessuno ha dubbi. Il problema riguarda la velocità con cui avviene, e su questo punto gli scienziati non riescono proprio a mettersi d’accordo. Un gruppo di ricercatori formato da Levon Pogosian, Karsten Jedamzik e Tom Abel ha provato allora a cercare una risposta in un’idea nata per risolvere un enigma completamente diverso, cioè l’origine dei campi magnetici primordiali.
Secondo gli autori lo studio potrebbe offrire anche qualcosa in più. Quei deboli campi magnetici rimasti dai primissimi momenti del cosmo permetterebbero di dare uno sguardo a una fisica che opera a energie lontanissime da qualsiasi cosa sia riproducibile sulla Terra.
Due misure che non vogliono coincidere
Per capire di cosa si parla bisogna partire dalla costante di Hubble, il valore che gli astronomi usano per misurare quanto rapidamente si dilata l’universo. Prende il nome dall’astronomo americano Edwin Hubble, il primo a scoprire che il cosmo si sta espandendo. Per calcolarla esistono due strade molto diverse tra loro. La prima è indiretta e si basa sulle previsioni del modello cosmologico, calibrato sulle figure presenti nella radiazione cosmica di fondo, il debole bagliore lasciato dal Big Bang. Telescopi come Planck hanno registrato le minuscole fluttuazioni di questa luce antichissima e ne ricavano un valore di circa 67 chilometri al secondo per megaparsec. Un parsec equivale più o meno a 3,26 anni luce, ovvero 30.900 miliardi di chilometri, mentre un megaparsec corrisponde a un milione di parsec.
Il secondo metodo è più diretto e ricorda quello usato dallo stesso Hubble negli anni Venti del Novecento. Si misura quanto velocemente le galassie lontane si allontanano dalla Via Lattea osservando la luminosità delle supernove di tipo Ia, considerate candele standard perché la loro luminosità è sempre la stessa ovunque si trovino. Basta quindi vedere quanto appaiono fioche per stimarne la distanza. Per tarare la loro brillantezza intrinseca gli astronomi si affidano ad altre candele standard, come le stelle Cefeidi delle galassie vicine. Queste osservazioni, condotte con i telescopi spaziali Hubble e James Webb, restituiscono un valore più alto, intorno a 73. La distanza tra 67 e 73 può sembrare modesta ma dal punto di vista statistico è decisamente significativa. Se entrambi i metodi sono corretti allora al modello standard della cosmologia manca qualcosa di importante.
Il magnetismo nato insieme al cosmo
I campi magnetici sono ovunque nell’universo. Pianeti e stelle generano i propri, ma le cose si complicano quando si cerca di spiegare quelli su scala molto più ampia che attraversano galassie e ammassi, e forse persino i vuoti cosmici. Una possibilità studiata da decenni è che il magnetismo sia comparso nell’universo primordiale, molto prima della nascita delle prime stelle.
Nel 2011 Jedamzik e Abel avevano fatto notare che questi campi influenzerebbero la ricombinazione, il momento in cui elettroni e protoni si unirono per formare idrogeno neutro e l’universo da opaco divenne trasparente. La prima luce libera di viaggiare da quell’istante è proprio quella che oggi osserviamo come radiazione di fondo. Spingendo e tirando le particelle cariche i campi magnetici renderebbero la materia leggermente grumosa, e dove le particelle sono più ammassate è più facile che si incontrino formando idrogeno. Anticipare il momento della trasparenza cambia le dimensioni delle figure osservate nella radiazione di fondo e di fatto modifica il righello cosmico usato per misurare le distanze, alterando così il valore della costante ricavato dal modello. Nel 2020 Jedamzik e Pogosian avevano dimostrato questo effetto con un modello semplificato.
Cosa raccontano le nuove simulazioni
Nel nuovo lavoro il gruppo ha utilizzato le prime simulazioni tridimensionali complete del plasma primordiale con campi magnetici al suo interno, seguendo passo dopo passo la formazione dell’idrogeno. Da questa storia i ricercatori hanno calcolato come dovrebbe apparire la radiazione di fondo in presenza di campi primordiali, confrontando poi le previsioni con le osservazioni reali. La radiazione cosmica è estremamente sensibile a ogni variazione della ricombinazione e un disaccordo avrebbe potuto bocciare l’ipotesi. I dati invece la tengono in piedi.
Su diverse combinazioni di dati emerge una lieve ma coerente preferenza per i campi magnetici primordiali, compresa tra circa 1,5 e 3 deviazioni standard. Non si tratta ancora di una scoperta ma di un indizio concreto. Le intensità favorite dalle osservazioni, tra 5 e 10 picogauss attuali, sono poi vicine a quelle necessarie perché i campi di galassie e ammassi derivino soltanto da questi semi primordiali.
Se confermati, oltre ad attenuare la tensione di Hubble, questi campi aprirebbero una finestra su un universo vecchio di frazioni di secondo, forse perfino sul Big Bang stesso. L’ipotesi ha superato il test più dettagliato oggi disponibile e fornisce obiettivi precisi per le osservazioni dei prossimi anni, che diranno se quei minuscoli campi nati all’alba dei tempi custodiscono davvero la chiave per risolvere il problema.
Fonte: TecnoAndroid
