Il Telescopio Spaziale James Webb ha indagato su una delle più grandi controversie della cosmologia moderna: la “tensione di Hubble”. Questa tensione riguarda la discrepanza tra le misurazioni del tasso di espansione dell’universo, noto come costante di Hubble (H0). Il problema nasce dal fatto che due metodi diversi producono risultati contrastanti, suggerendo che la nostra comprensione delle leggi fondamentali della fisica potrebbe essere incompleta.
Da un lato, il team guidato da Adam Riess della Johns Hopkins University ha costantemente misurato un valore di H0 circa l’8% più alto di quanto previsto dalle teorie cosmologiche basate sulle conoscenze attuali sugli ingredienti dell’universo e sulle equazioni che lo governano. Dall’altro, Wendy Freedman dell’Università di Chicago sostiene che le sue misurazioni, più vicine alle previsioni teoriche, non confermano la tensione di Hubble, suggerendo che ci potrebbero essere errori sistematici non riconosciuti nelle misurazioni.
Il telescopio Webb ha raccolto dati su tre tipi di stelle per cercare di risolvere la questione. Le stelle di tipo Cefeidi, utilizzate da Riess, continuano a suggerire un valore più alto per H0. Tuttavia, altre due classi di stelle studiate da Freedman producono valori più vicini alla previsione teorica, suggerendo che il problema potrebbe non essere dovuto a una nuova fisica, ma piuttosto a errori nei metodi di misurazione.
Il problema centrale nella misurazione dell’espansione cosmica è la determinazione precisa delle distanze degli oggetti nello spazio. Il metodo delle Cefeidi, introdotto nel 1912 da Henrietta Leavitt, ha permesso di stimare la distanza delle galassie basandosi sulla luminosità intrinseca delle stelle pulsanti. Tuttavia, questo approccio ha i suoi limiti, poiché le Cefeidi si trovano in regioni affollate di stelle e polvere, il che può distorcere le misurazioni.
Negli anni ’70, gli astronomi hanno iniziato a calibrare le distanze usando le supernove, stelle che esplodono e che possono essere viste a distanze molto maggiori rispetto alle Cefeidi. Anche con questo approccio, tuttavia, esistono discrepanze nei valori di H0 ottenuti da diversi team. La situazione è ulteriormente complicata dalle osservazioni del telescopio spaziale Planck, che nel 2013 ha misurato il tasso di espansione dell’universo primordiale, prevedendo un valore di H0 inferiore rispetto a quello misurato dalle osservazioni di supernove e Cefeidi.
La comunità scientifica è divisa su come interpretare questi risultati. Alcuni sostengono che la tensione di Hubble potrebbe essere reale e che ciò implicherebbe l’esistenza di nuovi ingredienti cosmici, come una forma di energia oscura o campi magnetici primordiali. Altri, come Freedman, credono che la discrepanza sia dovuta a errori sistematici nelle misurazioni.
Le osservazioni del telescopio Webb hanno fornito un nuovo strumento per analizzare la situazione, in particolare grazie alla sua capacità di osservare nell’infrarosso, che permette di superare la polvere che può interferire con le misurazioni delle Cefeidi. I risultati preliminari sembrano confermare i valori precedenti ottenuti da Hubble, ma Freedman continua a cercare soluzioni alternative. Il suo team sta esplorando nuovi indicatori di distanza, come le stelle giganti rosse e le stelle del ramo asintotico delle giganti della regione J, per cercare di ridurre le incertezze.
Nonostante i recenti progressi, il problema della tensione di Hubble rimane irrisolto. L’analisi delle osservazioni del Webb suggerisce che potrebbe esserci una sovrapposizione tra i risultati dei diversi metodi di misurazione, ma non è ancora chiaro se la tensione sia dovuta a nuovi fenomeni cosmologici o a errori nelle misurazioni.
Nel frattempo, i cosmologi stanno esplorando nuove tecniche per misurare H0. Un esempio è l’uso di ammassi di galassie come lenti gravitazionali per misurare il tasso di espansione. Questo metodo, che utilizza le distorsioni nella luce proveniente da galassie lontane causate dalla gravità degli ammassi, potrebbe fornire una misurazione indipendente e più precisa.
Anche se il telescopio Webb ha fornito nuove informazioni cruciali, la questione della tensione di Hubble rimane aperta. Nei prossimi anni, ulteriori osservazioni e analisi potrebbero finalmente risolvere uno dei più grandi enigmi della cosmologia moderna.
Referenze:
Sito web Webb Space Telescope: webbtelescope.org
In copertina: foto telescopio James Webb in CC
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