Imminente la prova di un segnale proveniente dall’età oscura dell’Universo

Anche se oggi non potremmo immaginarci il cielo senza le numerose stelle che lo illuminano, tanto tempo fa, poco dopo la nascita dell’Universo, il cielo non conteneva alcuna stella. Quell’oscuro periodo è denso di segreti che la scienza sta cercando di indagare per capire meglio l’Universo di oggi.

Un team internazionale di scienziati sta tentando di rilevare, misurare e studiare un segnale proveniente dall’oscura e “asiderale” età nera dell’Universo. Un segnale che ha viaggiato nello spazio per 13 miliardi di anni.

I ricercatori dell’Università di Washington, di Melbourne, della Curtin University e della Brown hanno sostenuto in una relazione pubblicata sull’Astrophysical Journal l’anno scorso di aver migliorato di circa 10 volte la qualità dei dati raccolti via radio dal telescopio Murchison Widefield Array sito nell’Australia occidentale.

Al momento il team sta analizzando questi dati alla ricerca di un segnale proveniente dall’età oscura dell’Universo. Una scoperta simile consentirebbe di rispondere a grandi domande sull’Universo odierno.

“Riteniamo che le proprietà dell’universo durante quell’epoca abbiano avuto un impatto significativo sulla formazione delle prime stelle e abbiano conferito all’universo odierno molte delle sue caratteristiche strutturali… Il modo in cui la materia si distribuì nell’universo in quell’epoca determinò le modalità di distribuzione odierna delle galassie e degli ammassi di galassie”, spiega Miguel Morales, docente di fisica e membro del team di ricerca.

L’Età oscura

Prima dell’età “asiderale”, l’universo ha attraversato una fase caratterizzata da elevati valori in termini di calore e densità, dalla presenza di elettroni e fotoni che si intrappolavano a vicenda.

Queste interazioni tra elettroni e fotoni (che rendevano l’universo opaco) si fecero sempre più rare quando l’universo compì circa un milione di anni. Con l’espansione l’universo si fece sempre più nero e trasparente. Durante questo periodo oscuro che durò centinaia di milioni di anni a dominare il cosmo vi era l’idrogeno neutro.

“Per questa età oscura non vi è chiaramente alcun segnale basato su fonti luminose che possiamo studiare in quanto non vi era luce visibile. Ma c’è uno specifico segnale che possiamo ricercare. Deriva da quella grande quantità di idrogeno neutro”, spiega Morales.

Morales aggiunge che l’esistenza di questo segnale, sebbene non sia mai stato misurato, sia stata stabilita con certezza.

Il team di ricerca si è avvalso del telescopio Murchison Array composto da 4.096 antenne a dipolo in grado di recepire segnali a bassa frequenza. La firma elettromagnetica dell’idrogeno neutro è un segnale solitamente difficile da rilevare per via del “rumore” elettromagnetico derivante da altre fonti presenti nello spazio quali l’attività di stelle e galassie o la tecnologia umana. Questi disturbi hanno inghiottito il segnale dell’idrogeno neutro.

I ricercatori hanno messo a punto uno strumento in grado di filtrare questi disturbi per rilevare il segnale. Nel 2019 hanno annunciato di essere riusciti a filtrare le interferenze elettromagnetiche per più di 21 ore di dati raccolti dal Murchison Array.

Il segnale radio che i ricercatori sperano di studiare è emanato dall’idrogeno neutro a una lunghezza d’onda di 21 cm.

Tuttavia, dal momento dell’emissione l’universo si è espanso causando una estensione della lunghezza d’onda fino a quasi 2 metri.

Secondo i ricercatori, il segnale dovrebbe in teoria contenere informazioni che consentirebbero di far luce sull’epoca oscura e sugli eventi che vi hanno posto fine.

L’avvento delle stelle

L’età oscura terminò quando l’universo compì 1 miliardo di anni. In quel momento gli atomi di idrogeno cominciarono ad aggregarsi e a formare le prime stelle.

La loro luce diede avvio a una nuova epoca, la Reionizzazione.

L’energia emanata dalle stelle convertì buona parte dell’idrogeno neutro in plasma ionizzato che continua a dominare lo spazio interstellare ancora oggi.

“L’età della Reionizzazione e l’età oscura a quest’ultima precedente sono periodi chiave nella comprensione delle caratteristiche dell’universo, del motivo per cui alcune regioni sono piene di galassie e altre no, della distribuzione della materia e della presenza di materia ed energia oscure”, spiega Morales.

Rivolgendo lo sguardo al futuro il team di ricerca spera di proseguire filtrando le interferenze di ulteriori 3.000 ore di dati raccolti via radio dal telescopio. Questo dovrebbe permettere al team di avvicinarsi ulteriormente al segnale proveniente dall’età oscura e ai segreti che questo potrebbe svelare.