L’idrogeno rivelato a 4,5 miliardi di anni fa
Nuova misurazione dell’idrogeno neutro nell’universo giovane apre nuove prospettive per la cosmologia.
Un segnale radio emesso circa 4,5 miliardi di anni fa ha fornito nuove informazioni sulla struttura dell’universo, grazie a un’analisi condotta da una collaborazione internazionale. L’osservazione, pubblicata sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ha utilizzato il radiotelescopio MeerKat in Sudafrica per misurare la distribuzione dell’idrogeno neutro su larga scala. Questo risultato rappresenta un passo avanti nella comprensione dell’espansione dell’universo e delle sue prime fasi.
Un’osservazione di grande impatto
L’idrogeno, elemento più abbondante dell’universo, emette un segnale radio a 21 centimetri, che cambia durante l’espansione cosmica. Misurare questa variazione permette di ricostruire la distanza e l’epoca in cui il segnale è stato emesso. La tecnica utilizzata, detta intensity mapping, raccoglie l’emissione complessiva dell’idrogeno di molte galassie, anche quando singoli oggetti non sono distinguibili. Questo approccio offre una visione generale della distribuzione della materia nell’universo.
Un lavoro di squadra internazionale
La misurazione ha richiesto dieci anni di lavoro da parte di ricercatori distribuiti in sette paesi e tre continenti. Tra i principali contribuenti italiani, si segnala Matilde Barberi-Squarotti (Università Statale di Milano), Stefano Camera (Università di Torino) e Isabella Paola Carucci (Istituto nazionale di astrofisica – Osservatorio astronomico di Trieste). L’analisi ha raggiunto un rapporto segnale-rumore di 6,2, superando verifiche di robustezza. Il risultato è stato reso possibile grazie al radiotelescopio MeerKat, gestito dal South African Radio Astronomy Observatory (Sarao). «Questo risultato rappresenta una pietra miliare nell’affermazione della mappatura d’intensità a 21 centimetri come nuovo strumento per la cosmologia», ha commentato Mário Santos, responsabile scientifico del progetto MeerKlass. L’obiettivo del gruppo di ricerca è costruire mappe tridimensionali di grandi volumi del cosmo, in grado di raccontare come si sono formate le strutture e come l’universo si è espanso nel tempo.
Le sfide della ricerca
La misurazione del segnale dell’idrogeno ha comportato un’analisi complessa, poiché le contaminazioni possono superare il segnale cosmico di centomila o un milione di volte. «È come cercare di ascoltare una conversazione sussurrata durante un concerto», ha spiegato Isabella Paola Carucci. Per superare questa sfida, i ricercatori hanno utilizzato le 64 antenne di MeerKat come telescopi indipendenti, permettendo osservazioni rapide su ampie porzioni di cielo. Il lavoro ha anche sfruttato confronti tra mappe costruite con diversi gruppi di antenne e osservazioni effettuate in momenti diversi. Questo ha permesso di isolare il segnale cosmico, riducendo il rumore e gli effetti strumentali. L’analisi ha dimostrato che la misura è stata ottenuta solo dalle mappe radio dell’idrogeno, senza ricorrere a cataloghi esterni di galassie, rafforzando le prospettive di utilizzo della tecnica come strumento autonomo per la cosmologia.