Nel 1929 Edwin Hubble pubblicò la prima prova concreta che l’universo si sta espandendo. Basandosi sui dati di Vesto Slipher e Henrietta Leavitt, Hubble ha dimostrato una correlazione tra la distanza galattica e lo spostamento verso il rosso. Più una galassia era distante, più la sua luce appariva spostata verso l’estremità rossa dello spettro. Ora sappiamo che ciò è dovuto all’espansione cosmica.
Lo spazio stesso si sta espandendo, il che fa sembrare che le galassie distanti si allontanino da noi. Il tasso di questa espansione è noto come parametro di Hubble e, sebbene abbiamo una buona idea del suo valore, c’è ancora un po’ di tensione tra i diversi risultati.
Una delle difficoltà nel risolvere questa tensione è che finora possiamo misurare solo l’espansione cosmica come appare in questo momento. Ciò significa anche che non possiamo determinare se l’espansione cosmica è dovuta alla relatività generale o a un’estensione più sottile del modello di Einstein. Ma man mano che verranno costruiti nuovi potenti telescopi, potremmo essere in grado di osservare l’evoluzione dell’espansione cosmica grazie al cosiddetto effetto deriva del redshift.
Il parametro di Hubble ha un valore di circa 70 km/s per Megaparsec. Ciò significa che se una galassia si trova a circa 1 Megaparsec di distanza (circa 3 milioni di anni luce), sembra che si stia allontanando da noi a circa 70 km/s. Se una galassia si trova a 2 Megaparsec di distanza, sembrerà recedere a una velocità di circa 140 km/s. Maggiore è la distanza di una galassia, maggiore è la sua velocità apparente. Dato che l’Universo è ancora in espansione, ogni anno che passa una galassia è un po’ più distante, e ciò significa che il suo spostamento verso il rosso dovrebbe diventare leggermente più grande. In altre parole, l’espansione cosmica significa che gli spostamenti verso il rosso delle galassie dovrebbero spostarsi maggiormente verso il rosso nel corso del tempo.
Questa deriva è estremamente piccola. Per una galassia distante 12 miliardi di anni luce, la sua velocità apparente sarebbe circa il 95% della velocità della luce, mentre la sua deriva sarebbe di soli 15 cm/s ogni anno. È troppo piccolo per essere osservato dagli attuali telescopi. Ma quando l’Extremely Large Telescope (ELT) inizierà a raccogliere dati nel 2027, dovrebbe essere in grado di osservare questa deriva nel tempo. Si stima che dopo 5 – 10 anni di osservazioni precise, l’ELT dovrebbe essere in grado di osservare derive dello spostamento verso il rosso dell’ordine di 5 cm/s. Anche se questo diventerà uno strumento potente per la nostra comprensione dell’universo, richiederà molti dati e molto tempo. Quindi un nuovo articolo propone un metodo diverso che utilizza la lente gravitazionale.
Misurare l’espansione dell’universo con la lente gravitazionale
Gli autori chiamano questo effetto differenza del redshift. Invece di osservare lo spostamento verso il rosso di una galassia nel corso di decenni, il team propone di cercare galassie distanti che subiscono una lente gravitazionale da una galassia più vicina. Molte galassie distanti vengono riflesse da una galassia più vicina tra noi e quella distante, ma la maggior parte delle galassie soggette alla lente appaiono come un unico arco distorto sul lato della galassia in primo piano.
Credito: NASA/CXC/M.Weiss
Ma a volte la lente gravitazionale può creare più immagini di una galassia distante. Poiché ogni immagine della galassia lontana prende un percorso leggermente diverso per raggiungerci, anche la distanza di ciascun percorso è leggermente diversa. Quindi, invece di aspettare decenni affinché una galassia si allontani da noi, possiamo ottenere istantanee della galassia separate da anni o decenni. Ogni immagine avrebbe uno spostamento verso il rosso leggermente diverso e confrontando queste potremmo misurare la deriva dello spostamento verso il rosso.
Questo va ancora oltre la nostra attuale capacità di rilevamento. Ma mentre aspettiamo che telescopi come l’ELT entrino in funzione, possiamo cercare galassie distanti con lenti multiple. In questo modo, quando saremo in grado di rilevare la deriva dello spostamento verso il rosso, non dovremo aspettare decenni per ottenere il risultato.
Precedentemente pubblicato su: universetoday.com
