Il Dark Energy Survey ( DES ) è un progetto internazionale e collaborativo volto a mappare centinaia di milioni di galassie, rilevare migliaia di supernove e individuare modelli di struttura cosmica che contribuiranno a svelare la natura della misteriosa energia oscura che sta accelerando l’espansione del nostro Universo.
Dal 2013 al 2019, la Collaborazione DES ha condotto un’indagine approfondita e su vasta scala del cielo utilizzando la Dark Energy Camera ( DECam ) da 570 megapixel, realizzata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) e montata sul telescopio NSF Víctor M. Blanco da 4 metri presso l’Osservatorio Interamericano NSF Cerro Tololo ( CTIO ) in Cile.
Per 758 notti, distribuite su sei anni, la Collaborazione DES ha registrato informazioni provenienti da 669 milioni di galassie distanti miliardi di anni luce dalla Terra, coprendo un ottavo del cielo.
La Collaborazione DES pubblica i risultati che, per la prima volta, combinano tutti e sei gli anni di dati provenienti da sonde di lensing debole e di clustering galattico, due tecniche per misurare la storia dell’espansione dell’Universo.
La collaborazione presenta anche i primi risultati ottenuti combinando tutti e quattro i metodi di misurazione della storia dell’espansione dell’Universo – oscillazioni acustiche barioniche ( BAO ), supernove di tipo Ia, ammassi di galassie e lensing gravitazionale debole – come proposto all’inizio del progetto DES 25 anni fa.
L’ articolo , sottoposto a Physical Review D, rappresenta una sintesi di 18 articoli di supporto.
“È una sensazione incredibile vedere questi risultati basati su tutti i dati e con tutte e quattro le sonde previste dal progetto DES. Era qualcosa che avrei solo osato sognare quando DES ha iniziato a raccogliere dati, e ora il sogno si è avverato”, afferma Yuanyuan Zhang, assistente astronomo presso l’NSF NOIRLab e membro della collaborazione DES.
L’analisi fornisce nuovi vincoli più stringenti che restringono il campo dei possibili modelli di comportamento dell’Universo. Questi vincoli sono più del doppio più stringenti rispetto a quelli derivanti dalle precedenti analisi DES, pur rimanendo coerenti con i risultati DES precedenti.
“Questi risultati del Dark Energy Survey gettano nuova luce sulla nostra comprensione dell’Universo e della sua espansione”, ha affermato Regina Rameika, vicedirettrice dell’Ufficio di Fisica delle Alte Energie presso l’Ufficio della Scienza del Dipartimento dell’Energia ( DOE/SC ).
“Dimostrano come un investimento a lungo termine nella ricerca e la combinazione di molteplici tipi di analisi possano fornire spunti di riflessione su alcuni dei più grandi misteri dell’Universo.”
Il primo indizio dell’esistenza dell’energia oscura fu scoperto circa un secolo fa, quando gli astronomi notarono che le galassie distanti sembravano allontanarsi da noi. In effetti, più una galassia è lontana, più velocemente si allontana.
Questo fornì la prima prova fondamentale dell’espansione dell’Universo. Tuttavia, poiché l’Universo è permeato dalla gravità, una forza che attrae la materia, gli astronomi si aspettavano che l’espansione rallentasse nel tempo.
Poi, nel 1998, due gruppi indipendenti di cosmologi hanno utilizzato supernove distanti per scoprire che l’espansione dell’Universo sta accelerando anziché rallentare.
Per spiegare queste osservazioni, hanno proposto un nuovo tipo di fenomeno responsabile dell’espansione accelerata dell’Universo: l’energia oscura. Gli astrofisici ora ritengono che l’energia oscura costituisca circa il 70% della densità di massa-energia dell’Universo. Tuttavia, ne sappiamo ancora molto poco.
Negli anni successivi, gli scienziati iniziarono a ideare esperimenti per studiare l’energia oscura, tra cui il DES. Oggi, il DES è una collaborazione internazionale di oltre 400 astrofisici e scienziati provenienti da 35 istituzioni in sette paesi, guidata dal Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti.
Per ottenere i risultati più recenti, gli scienziati del DES hanno notevolmente migliorato i metodi che utilizzano il lensing debole per ricostruire in modo affidabile la distribuzione della materia nell’Universo.
Il lensing debole è la distorsione della luce proveniente da galassie distanti dovuta alla gravità della materia interposta, come gli ammassi di galassie.
Hanno fatto ciò misurando la probabilità che due galassie si trovino a una certa distanza l’una dall’altra e la probabilità che siano anche distorte in modo simile dal lensing debole.
Ricostruendo la distribuzione della materia su sei miliardi di anni di storia cosmica, queste misurazioni del lensing debole e della distribuzione delle galassie indicano agli scienziati quanta energia oscura e materia oscura sono presenti in ogni istante.
In questa analisi, DES ha testato due modelli dell’Universo confrontandoli con i propri dati.
C’è il modello cosmologico standard attualmente accettato — Lambda cold dark matter ( ΛCDM ) — in cui la densità di energia oscura è costante.
C’è anche un modello esteso , in cui la densità di energia oscura evolve nel tempo — w CDM.
DES ha scoperto che i loro dati si allineavano per lo più con il modello standard della cosmologia. I loro dati si adattavano anche al modello evolutivo dell’energia oscura, ma non meglio di quanto si adattassero al modello standard.
Tuttavia, un parametro risulta ancora errato. Sulla base delle misurazioni dell’Universo primordiale, sia il modello standard che quello evolutivo dell’energia oscura prevedono come la materia nell’Universo si addensa in epoche successive.
In precedenti analisi, si era riscontrato che l’ammassamento delle galassie differiva da quanto previsto. Quando DES ha aggiunto i dati più recenti, tale discrepanza si è ampliata, ma non ancora al punto da poter affermare con certezza che il modello cosmologico standard sia errato.
La differenza è persistita anche quando DES ha combinato i propri dati con quelli di altri esperimenti.
In seguito, DES combinerà questo lavoro con i vincoli più recenti derivanti da altri esperimenti sull’energia oscura per studiare modelli alternativi di gravità ed energia oscura.
Questa analisi è importante anche perché apre la strada al nuovo Osservatorio Vera C. Rubin NSF-DOE, finanziato dalla NSF e dal DOE/SC e gestito congiuntamente da NSF NOIRLab e SLAC, per raccogliere dati complementari durante il suo decennale Legacy Survey of Space and Time ( LSST ).
LSST è un’indagine approfondita e ad ampio raggio che catalogherà circa 20 miliardi di galassie nell’intero cielo dell’emisfero australe.
I dati possono essere combinati con quelli provenienti da indagini come DES per consentire misurazioni ad alta precisione dei parametri cosmologici che affineranno ulteriormente la nostra comprensione dell’energia oscura e della storia dell’espansione dell’Universo.
“Il DES ha rappresentato una svolta epocale e l’Osservatorio Vera C. Rubin della NSF-DOE ci porterà ancora più lontano”, ha affermato Chris Davis, direttore del programma NSF per NOIRLab.
“L’indagine senza precedenti del cielo australe condotta da Rubin consentirà nuovi test sulla gravità e farà luce sull’energia oscura.”
Questa immagine è stata scattata con la Dark Energy Camera ( DECam ) da 570 megapixel, realizzata dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e montata sul telescopio Víctor M. Blanco da 4 metri della National Science Foundation (NSF) presso l’Osservatorio Interamericano di Cerro Tololo (CTIO), un programma del NOIRLab della NSF.
Visualizza l’immagine ingrandibile per esplorare questo straordinario paesaggio galattico in modo più dettagliato.
Credito: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA
Elaborazione delle immagini: TA Rector (Università dell’Alaska Anchorage/NSF NOIRLab) e M. Zamani (NSF NOIRLab)
Fonte: NOIRLab
Michelangelo Moles laureato magistrale in Corporate Communication e Media è specializzato nei temi della space economy e della blue economy, con particolare attenzione agli aspetti legati all’innovazione, alla comunicazione strategica e alla divulgazione dei nuovi modelli economici connessi al mare e allo spazio.
Nel corso degli anni ha acquisito una forte capacità di strutturare informazioni, notizie e approfondimenti sui principali comparti dell’economia dello spazio e dell’economia del mare: satelliti, telecomunicazioni, osservazione della Terra, space tech, portualità, logistica, innovazione marittima, sostenibilità, tecnologie dual use e interconnessioni tra settore aerospaziale e blue economy.
