Sappiamo da tempo che l’Universo si sta espandendo, ossia lo spazio si sta dilatando e in esso le galassie si stanno allontanando tra loro, come dei puntini disegnati su un palloncino che si sta gonfiando. L’aumento della distanza delle galassie è il fenomeno osservato 100 anni fa dall’astronomo Edwin Hubble da cui prende il nome la costante di Hubble, parametro cosmologico fondamentale che attribuisce appunto all’accelerazione cosmica una costante definita.

Fino a oggi la costante di Hubble è stata calcolata attraverso due modi, uno astronomico basato sulle supernove di tipo Ia e uno cosmologico centrato sulla cosiddetta radiazione cosmica di fondo. I due metodi indipendenti hanno fornito però misure del tasso di espansione dell’Universo discordanti tra loro: secondo il primo, questo si sta dilatando a circa 74 chilometri al secondo per megaparsec (km/s/Mpc), mentre per il secondo a 67 km/s/Mpc. Tale discrepanza crea la cosiddetta tensione sulla costante di Hubble, uno dei dilemmi più scottanti dell’astronomia.

Ora, gli astrofisici del Niels Bohr Institute propongono un nuovo metodo, anch’esso astronomico, per misurare l’accelerazione cosmica basandosi sulle stelle di neutroni in collisione: questi oggetti sono ciò che rimane del collasso gravitazionale del nucleo di una stella massiccia. Dallo scontro di due stelle di neutroni viene generata una esplosione perfettamente sferica chiamata kilonova.

Illustrazione dell’esplosione perfettamente sferica di una kilonova. Crediti: Albert Sneppen

Secondo un nuovo studio pubblicato su The Astrophysical Journey, la totale simmetria di queste esplosioni consente agli astronomi di dedurre esattamente la quantità di luce che emettono le kilonove. Confrontando la loro luminosità intrinseca con la quantità di luce che da essa raggiunge la Terra, gli astronomi possono, quindi, calcolare la distanza di queste esplosioni perfette. Ciò rende le kilonove ottimi tracciatori cosmici attraverso cui inseguire le galassie che le ospitano nel loro allontanarsi reciprocamente. Questo inseguimento infallibile risulta essere così un metodo nuovo e indipendente per calcolare con massima precisione la velocità con cui l’universo si sta espandendo.

«Le supernove, che finora sono state utilizzate per misurare le distanze delle galassie, non emettono sempre la stessa quantità di luce. Inoltre, richiedono prima di tutto di calibrare la distanza utilizzando un altro tipo di stelle, le cosiddette Cefeidi, che a loro volta devono essere calibrate. Con le kilonove possiamo aggirare queste complicazioni che introducono incertezze nelle misurazioni», afferma l’astronomo Darach Watson, coautore di uno dei due lavori.

Applicando il nuovo metodo a AT2017gfo, una kilonova scoperta nel 2017, i ricercatori hanno riscontrato che la loro misura della costante di Hubble risulta più vicina al valore ottenuto dal metodo della radiazione cosmica di fondo, quindi a un’accelerazione cosmica pari a 67 km/s/Mpc. I risultati sono riassunti in un recente studio pubblicato su Astronomy & Astrophysics.

«Per ora abbiamo solo questo caso di studio e abbiamo bisogno di molti altri esempi prima di poter stabilire un risultato robusto – afferma Albert Sneppen, primo autore dei due studi – Ma il nostro metodo almeno aggira alcune fonti note di incertezza ed è un sistema molto “pulito” da studiare. Non richiede calibrazione, né fattori di correzione».

 

 

Immagine in evidenza: Illustrazione artistica di una kilonova (crediti: Robin Dienel/Carnegie Institution for Science)