Coelum Astronomia 221 - 2018 - Page 51

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Il Commento di Andrea Ferrara

Da un paio di decenni i cosmologi hanno realizzato che è possibile studiare l'Universo in epoche estremamente remote, prima ancora che le

stelle si fossero formate, con una tecnica relativamente semplice. Tale tecnica sfrutta il fatto che a quel tempo (100-200 milioni di anni dopo il Big Bang) il gas cosmico era per la maggior parte in forma di idrogeno neutro. Gli atomi di idrogeno emettono una riga di emissione radio molto caratteristica alla frequenza di 1420,405 MHz che è stata storicamente usata per studiare le galassie più vicine a noi. A causa dell'espansione dell'universo, però, la riga proveniente da epoche così lontane (quando le dimensioni dell'universo erano circa 15 volte più piccole), viene spostata a frequenza più basse, intorno a 50-100 MHz.

Le osservazioni in questa banda radio di bassa frequenza sono estremamente difficili a causa delle interferenze dovute alle emissioni radio umane e terrestri (presenti nella ionosfera), ma soprattutto a quelle di varie sorgenti astrofisiche (la nostra Galassia e quelle esterne) che si sommano in un "foreground", cioè un rumore

molto più alto del segnale che stiamo cercando. Sottrarre tale rumore significa conoscere con grande precisione la sua intensità in tutte le frequenze radio dell'esperimento.

La scoperta annunciata dall'esperimento EDGES di un segnale a 78 MHz con un'ampiezza di 0,5 Kelvin (i radioastronomi misurano le ampiezze in temperature di brillanza) ha

provocato grande

stupore perché tale segnale è almeno 2 volte più alto di quanto atteso da qualsiasi predizione teorica. La sua interpretazione richiede scenari abbastanza esotici in cui, ad esempio, la materia oscura debba interagire con la materia ordinaria.

Ma noi scienziati sappiamo che una rondine non fa primavera. Il foreground a 78 MHz ha una intensità di circa 2000 K. Ciò vuol dire che il segnale che cerchiamo rappresenta solo lo 0,025% del segnale che è stato osservato. In altre parole, bisogna essere capaci di sottrarre il rumore con una precisione di 25 parti su 100.000, qualcosa di davvero strepitosamente difficile. Benché il team di EDGES abbia compiuto un'analisi estremamente accurata, non possiamo essere certi della scoperta fino a che un secondo esperimento indipendente non avrà dimostrato la

veridicità del segnale. Allo stesso tempo dovremo costruire un modello più preciso del foreground a queste basse radiofrequenze. Solo allora potremo dire con certezza di avere scoperto qualcosa di davvero eccitante sul nostro Universo.

A sinistra. Una vista dall’alto dell’antenna dell’esperimento EDGES. Crediti: CSIRO

Professore Ordinario di Cosmologia, Scuola Normale Superiore, Pisa