Abbiamo individuato un segno delle prime stelle dell’universo? È complicato

Un nuovo studio getta una foschia su un accenno dei primi barlumi di luce stellare dell’universo.

Nel 2018, i ricercatori hanno affermato che una sottile traccia nelle onde radio dall’inizio della storia dell’universo aveva rivelato l’era in cui le prime stelle si sono accese, nota come l’alba cosmica. Ma il primo esperimento per testare le conclusioni di quello studio non ha trovato alcun segno di quelle prime stelle, gli scienziati riferiscono il 28 febbraio Astronomia della natura.

Subito dopo il Big Bang circa 13,8 miliardi di anni fa, l’universo era un caldo stufato di materia. Le stelle probabilmente non si sono accese fino ad almeno 100 milioni di anni dopo, un’era del cosmo poco conosciuta. Trovare i segni dei primi raggi di luce stellare completerebbe la storia dell’origine cosmica. Quindi l’affermazione del 2018 di individuare quei primi bagliori, dall’esperimento EDGES nell’entroterra australiano, ha causato un trambusto astronomico (SN: 28/02/18).

“Ha decisamente entusiasmato tutta la nostra comunità con questo risultato affascinante”, afferma il radioastronomo Saurabh Singh del Raman Research Institute di Bangalore, in India.

I ricercatori hanno riferito di aver rilevato un calo attraverso particolari lunghezze d’onda delle onde radio, un segno della luce delle prime stelle che interagiscono con l’idrogeno circostante. Ma il risultato ha rapidamente sollevato scetticismo, perché il calo è stato più profondo del previsto. Per sapere se l’accenno della prima luce stellare fosse reale, gli scienziati avrebbero bisogno di effettuare più misurazioni.

Singh e colleghi hanno fatto proprio questo con la Shaped Antenna Measurement of the Background Radio Spectrum 3, o SARAS 3. Simile a EDGES, l’esperimento utilizza un’antenna per captare le onde radio. Ma SARAS 3 ha un design diverso da EDGES, con un’antenna di forma diversa. E SARAS 3 è progettato per galleggiare in cima a un lago. “Questo ci dà un vantaggio molto distintivo”, afferma Singh.

Sulla Terra, le onde radio provengono da una varietà di sorgenti, che devono essere attentamente considerate per rivelare il segnale più sottile dell’alba cosmica. L’incomprensione di queste altre sorgenti di onde radio potrebbe portare a un errore sperimentale non giustificato che potrebbe fornire risultati errati.

In particolare, gli esperimenti a terra devono fare i conti con le onde radio emesse dal suolo, difficili da stimare a causa della natura complessa e stratificata del suolo. Quando l’antenna è in cima a un lago, è più facile stimare quali tipi di onde radio provengono dall’acqua uniforme sottostante. I dati presi da due laghi in India non hanno rivelato alcun segno del calo.

Il nuovo studio “evidenzia quanto sia difficile questa misurazione”, afferma il fisico H. Cynthia Chiang della McGill University di Montreal. È scomodo che i due studi non siano d’accordo, dice, ma osserva che il disaccordo “non è abbastanza per trarre conclusioni definitive a questo punto”.

E alcuni degli stessi tipi di problemi sperimentali che possono interessare EDGES potrebbero interessare anche SARAS 3, afferma il cosmologo sperimentale Judd Bowman dell’Arizona State University di Tempe, un membro del team di EDGES. “Abbiamo ancora molto lavoro da fare per raggiungere il risultato finale”.

Una versione migliorata di EDGES sarà implementata entro la fine dell’anno e il team SARAS 3 ha pianificato ulteriori implementazioni. Anche altri esperimenti stanno lavorando su misurazioni simili. Questi test potrebbero finalmente illuminare la transizione dell’universo dall’oscurità alla luce.

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