Nuovo metodo per misurare l’espansione dell’universo

Roma – Un nuovo metodo basato sulle onde gravitazionali potrebbe aiutare a risolvere una delle più grandi questioni aperte della cosmologia: la cosiddetta “tensione di Hubble”, ovvero il disaccordo tra le misure del tasso di espansione dell’universo ottenute dall’universo primordiale e quelle ricavate dall’universo più recente. Lo studio, firmato da un team della University of Illinois Urbana-Champaign e della University of Chicago e accettato su Physical Review Letters, introduce una tecnica innovativa per stimare la costante di Hubble utilizzando il fondo stocastico di onde gravitazionali prodotto dalle fusioni di buchi neri lontani. La costante di Hubble misura la velocità con cui l’universo si espande oggi. I metodi basati su osservazioni elettromagnetiche (come le supernove) forniscono un valore diverso rispetto a quelli derivati dai dati dell’universo primordiale, come la radiazione cosmica di fondo. Questa discrepanza potrebbe indicare nuova fisica, come forme di energia oscura primordiale o interazioni ancora sconosciute tra materia oscura e neutrini. Negli ultimi anni, grazie alla collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), le onde gravitazionali generate dalla fusione di buchi neri sono diventate un nuovo strumento cosmologico. Le distanze possono essere misurate direttamente dal segnale (metodo della “sirena standard”), ma determinare la velocità di allontanamento richiede identificare la galassia ospite o segnali luminosi associati. Il nuovo studio propone invece il cosiddetto “metodo della sirena stocastica”: anziché basarsi solo su singoli eventi osservabili, utilizza il “ronzio” di fondo prodotto da molte fusioni troppo deboli per essere rilevate individualmente. Secondo il team, se la costante di Hubble fosse più bassa, il volume totale dell’universo osservabile sarebbe minore e la densità di fusioni apparirebbe maggiore, rafforzando il fondo di onde gravitazionali. La mancata rilevazione di questo fondo permette quindi di escludere determinati valori più bassi della costante di Hubble. Applicando il metodo ai dati attuali della collaborazione LVK, i ricercatori hanno dimostrato che il fondo stocastico può già fornire vincoli significativi. Combinando questa tecnica con le misure ottenute da singole fusioni di buchi neri, sono riusciti a migliorare la precisione complessiva della stima. Con l’aumento della sensibilità dei rivelatori nei prossimi anni, il fondo gravitazionale dovrebbe essere rilevato direttamente entro circa sei anni. Questo permetterà di affinare ulteriormente le misure della costante di Hubble e potrebbe contribuire in modo decisivo a risolvere la tensione tra le diverse stime. Secondo gli autori, il metodo apre una nuova strada completamente indipendente per misurare l’espansione dell’universo, fornendo uno strumento cruciale per comprendere meglio età, composizione e destino cosmico.(30Science.com)