DESI offre le informazioni più dettagliate di come la gravità ha plasmato il cosmo

Roma – Una mappa della crescita della struttura cosmica, che ha analizzato come quasi 6 milioni di galassie si sono raggruppate negli ultimi 11 miliardi di anni, ha rivelato in modo dettagliato come la gravità ha plasmato il cosmo, fornendo il test ad oggi più preciso della gravità su larga scala. La scoperta, riportata su arXiv , si deve ai ricercatori della collaborazione Dark Energy Spectroscopic Instrument, DESI, che ha coinvolto oltre 900 ricercatori provenienti da oltre 70 istituzioni in tutto il mondo ed è gestita dal Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley Lab, del Dipartimento dell’Energia. Le osservazioni descritte dagli scienziati sono in linea con quanto previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein. La gravità ha plasmato il cosmo. La sua influenza attrattiva ha trasformato piccole differenze nella quantità di materia presente nell’Universo primordiale nei filamenti tentacolari di galassie visibili oggi. Nel loro nuovo studio, i ricercatori DESI hanno scoperto che la gravità si comporta come previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein. Il risultato convalida il modello principale dell’Universo e limita le possibili teorie della gravità modificata, che sono state proposte come modi alternativi per spiegare osservazioni inaspettate, tra cui l’espansione accelerata dell’Universo che è tipicamente attribuita all’energia oscura. “La relatività generale è stata ampiamente testata su scala di sistemi solari, ma avevamo anche bisogno di verificare che la nostra ipotesi funzionasse su scale molto più grandi”, ha affermato Pauline Zarrouk, cosmologa presso il Centro nazionale francese per la ricerca scientifica, CNRS, che lavora presso il Laboratorio di fisica nucleare e delle alte energie, LPNHE, che ha co-diretto la nuova analisi. “Studiare la velocità con cui si sono formate le galassie ci consente di testare direttamente le nostre teorie e, finora, ci stiamo allineando con ciò che la relatività generale prevede su scale cosmologiche”, ha continuato Zarrouk. Lo studio ha anche rilevato nuovi limiti superiori sulla massa dei neutrini, le uniche particelle fondamentali le cui masse non sono ancora state misurate con precisione. Precedenti esperimenti sui neutrini hanno scoperto che la somma delle masse dei tre tipi di neutrini dovrebbe essere almeno 0,059 eV/c 2. A confronto, un elettrone ha una massa di circa 511.000 eV/c 2. I risultati di DESI indicano che la somma dovrebbe essere inferiore a 0,071 eV/c 2, lasciando una finestra ristretta per le masse dei neutrini. L’analisi ha utilizzato quasi 6 milioni di galassie e quasar e ha consentito ai ricercatori di vedere fino a 11 miliardi di anni nel passato. Con un solo anno di dati, DESI ha effettuato la misurazione complessiva più precisa della crescita della struttura, superando i precedenti sforzi che hanno richiesto decenni. I risultati forniscono un’analisi estesa del primo anno di dati DESI, che ad aprile ha creato la più grande mappa 3D dell’Universo e ha rivelato indizi che avvalorano la tesi per cui l’energia oscura potrebbe evolversi nel tempo. I risultati di aprile hanno esaminato una caratteristica particolare relativa a come si raggruppano le galassie, nota come oscillazioni acustiche barioniche, BAO. La nuova analisi, chiamata “analisi full-shape”, ha ampliato la portata per estrarre più informazioni dai dati, misurando come le galassie e la materia sono distribuite su diverse scale nello spazio. Lo studio ha richiesto mesi di lavoro aggiuntivo e controlli incrociati. Come la ricerca precedente, quella attuale si è servita di una tecnica per nascondere il risultato agli scienziati fino alla fine, mitigando qualsiasi pregiudizio inconscio.”Sia i nostri risultati BAO che l’analisi full-shape sono spettacolari”, ha affermato Dragan Huterer, professore presso l’Università del Michigan e co-responsabile del gruppo DESI che interpreta i dati cosmologici. “Questa è la prima volta che DESI ha esaminato la crescita della struttura cosmica”, ha proseguito Huterer. “Stiamo mostrando una straordinaria nuova capacità di sondare la gravità modificata e migliorare i vincoli sui modelli di energia oscura ed è solo la punta dell’iceberg”, ha sottolineato Huterer. DESI è uno strumento all’avanguardia in grado di catturare la luce di 5.000 galassie contemporaneamente. È stato costruito e funziona con finanziamenti del DOE Office of Science. DESI è montato sul telescopio da 4 metri Nicholas U. Mayall della US National Science Foundation presso il Kitt Peak National Observatory, un programma di NSF NOIRLab. L’esperimento è ora al suo quarto di cinque anni di indagine del cielo e prevede di raccogliere circa 40 milioni di galassie e quasar entro la fine del progetto. La collaborazione sta attualmente analizzando i primi tre anni di dati raccolti e prevede di presentare misurazioni aggiornate dell’energia oscura e della storia dell’espansione dell’Universo nella primavera del 2025. I risultati ampliati di DESI sono coerenti con i precedenti dati dell’esperimento relativo a un’energia oscura in evoluzione. “La materia oscura costituisce circa un quarto dell’Universo, e l’energia oscura un altro 70%, e non sappiamo realmente cosa siano né l’una né l’altra”, ha affermato Mark Maus, uno studente di dottorato presso il Berkeley Lab e l’UC Berkeley che ha lavorato su pipeline di modelli di teoria e convalida per la nuova analisi. “L’idea di poter scattare foto dell’Universo e affrontare queste grandi domande fondamentali è strabiliante”, ha concluso Maus.(30Science.com)