Giove trae in inganno la cosmologia?
WMAP potrebbe essere stato calibrato male
Che cosa c’è nell’universo? Sembra facile: ti guardi in giro e misuri la quantità di materia e di energia… pianeti, stelle, galassie e quant’altro… e poi fai la somma. Dov’è il problema? Beh, anzitutto (pare) un sacco di materia c’è ma non si vede, però fa sentire il proprio influsso gravitazionale: è la materia oscura. Poi (sempre pare) l’universo accelera la propria espansione, sicché sei costretto a ipotizzare l’esistenza anche di una non meglio definita energia oscura. E, se già la materia oscura è un grattacapo per i fisici teorici, l’energia oscura è un vero incubo, perché i tentativi di spiegazione teorica e le evidenze sperimentali differiscono di 120 ordini di grandezza. Eppure entrambe, materia ed energia oscure, ci sono, sono lì, esistono. Lo conferma WMAP. Ma forse si sbaglia, dicono due ricercatori dell’Università di Durham.
Accendi la televisione e seleziona una frequenza in cui non c’è alcun segnale. Ciò che vedi è la “neve”, come talvolta viene chiamata: il rumore di fondo elettromagnetico. Ebbene, di quel disturbo l’1 per cento proviene dalle profondità del cosmo ed è la radiazione cosmica di fondo (CMB, che sta per Cosmic microwave Background Radiation): è stata definita “il primo vagito dell’universo” e ha un picco nelle microonde. Scoperta per pura botta di fortuna nel 1965 da Arno Penzias e Robert Wilson, ai quali ha procurato il Nobel, da allora la CMB è considerata una delle migliori prove del modello cosmologico del Big Bang. E permette di misurare la temperatura dell’universo: 2,725 gradi Kelvin. Della CMB sono importanti soprattutto le irregolarità, dalla cui distribuzione si può ricavare non solo l’età ma anche la composizione del cosmo: quanta materia visibile, quanta materia oscura, quanta energia oscura. Uno degli strumenti più sofisticati per studiare la CMB è il Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) della NASA, lanciato nel 2001. Le sue misure hanno permesso di concludere che l’universo ha 13,75 miliardi di anni e la materia visibile rappresenta il 4 per cento, la materia oscura il 23 e l’energia oscura il 73 (pressappoco, con qualche incertezza, ma non stiamo a sottilizzare).
Dalle irregolarità nella radiazione cosmica di fondo osservate da WMAP si ricavano l'età, la temperatura e la composizione dell'universo. (Cortesia: NASA/WMAP Science Team)
WMAP ha però bisogno, come tutti gli strumenti, di essere calibrato. I cosmologi hanno deciso di usare una sorgente stabile di microonde: il pianeta Giove. E su questa base fondano tutte le conclusioni successive. Ora però Tom Shanks e Utane Sawangwit, rispettivamente professore e dottorando dell’Università di Durham, in Inghilterra, propongono un’alternativa in un articolo in corso di pubblicazione su “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters”: le radiogalassie, che pure emettono microonde. E concludono che, calibrando diversamente le misure di WMAP, si presentano nuove possibilità teoriche. Niente più energia oscura, per esempio. In compenso si apre uno spiraglio per teorie alternative della gravità.
E' lui il colpevole? (Cortesia: NASA/JPL/University of Arizona)
C’è però un limite nel ragionamento di Shanks e Sawangwit: non riescono a spiegare la discrepanza. Insomma, non si capisce per quale motivo per calibrare WMAP bisognerebbe privilegiare le radiogalassie rispetto a Giove o viceversa. I due ricercatori lo ammettono e concludono che “è importante identificare le ragioni delle differenze”. Grazie, lo sapevamo già. Perciò ora non resta che attendere l’analisi dei risultati forniti da Planck, l’Osservatorio dell’ESA che ha raccolto il testimone di WMAP.
Categoria: Novae | Tags: cmb, cosmologia, giove, wmap 8 commenti »
giugno 15th, 2010 at 18:10
… O forse si potrebbe fare più ricerca mirata a dimostrare la possibilità di presupposti teorici differenti: per esempio che non c’è mai stato un Big Bang, che non esiste materia oscura né tantomeno energia oscura, che l’Universo esiste da molto più che 13,7 miliardi di anni. Mi riferisco in particolare alle teorie di Eric J. Lerner (“Il Big Bang non c’è mai stato”), basate sulla fisica del plasma di Alfvèn.
Non sto dicendo che abbiano ragione loro, ma è certamente un fatto che, per la cosmologia contemporanea, il Big Bang è una sorta di mito fondante. Il che mi pare troppo simile a una cosmogonia su base fideistica (oserei dire religiosa).
giugno 16th, 2010 at 07:33
Fideismo nella scienza? Possibile, ma su un breve periodo. Alla lunga, le teorie prive di fondamento crollano. Quando non riescono più a spiegare le osservazioni, vengono rimpiazzate.
Sarà questo il destino anche del modello del Big Bang? Non lo so. Staremo a vedere. Di sicuro molti indizi lasciano pensare che stiamo per vivere tempi mooolto interessanti. E non potremmo chiedere di meglio.
M.
giugno 16th, 2010 at 11:37
E’ vero, la scienza differisce dalla religione, proprio perché è in grado di abbandonare le teorie che si rivelano sbagliate. Tuttavia il guaio di alcune teorie – sia in cosmologia sia in fisica – è il loro livello di astrazione, che rende difficile (o impossibile?) la verifica empirica. Per esempio, M-teoria, superstringhe, supersimmetria, supergravità, spazio a 11 o a 26 dimensioni ecc.: sono solo dispute a base di sofisticata matematica o c’è la possibilità di avere verifiche sperimentali chiare e comprensibili, che facciano il ponte tra la più spinta astrazione e una conoscenza reale dell’universo fisico?
giugno 16th, 2010 at 13:49
Vero: ci sono teorie ancora troppo lontane dalla possibilità di una conferma sperimentale. Ma gli scienziati (i fisici, almeno: categoria che conosco un po’) hanno dimostrato di avere i piedi per terra.
In effetti la teoria delle stringhe, tanto per fare un esempio, non è che abbia poi prodotto tantissimo di confermabile. Tuttavia, proprio per questo, negli ultimi anni sta nascendo un movimento molto critico e agguerrito, con argomenti meritevoli di attenzione. Se vuoi saperne di più, qui un consiglio di lettura:
http://bit.ly/universosenzastringhe
La mia opinione (per quel niente che vale) è che, se fra 20 anni saremo ancora a questo punto, la comunità dei teorici si rivolgerà (giustamente) altrove.
M.
giugno 16th, 2010 at 16:46
Ti ringrazio della segnalazione, anche se aveva già letto qualcosa sulla inverificabilità della teoria (o per meglio dire della congettura) delle stringhe.
Giusto per chiudere il discorso sulle teorie che spiegano senza spiegare perché troppo astratte, aggiungerei un cenno alla teoria dell’inflazione: possibile che l’Universo abbia attraversato all’inizio una fase di espansione a velocità superiore a quella della luce, che lo abbia “stirato” come un palloncino rendendolo omogeneo in ogni direzione. Ma si potrà mai dimostrare una simile teoria (a meno di non considerare prove le ragioni per le quali è stata postulata, come l’uniformità della radiazione di fondo scoperta da Penzias e Wilson)? D’accordo, aspetteremo i risultati delle osservazioni di Planck…
giugno 16th, 2010 at 16:57
Beh, dipende da che cosa intendi per “spiegare”. L’inflazione è un’ipotesi proposta per spiegare come mai l’universo sia così omogeneo e isotropo. Fu un fenomeno reale? Boh! Certo a quell’epoca non c’era nessuno per controllare. sicché noi concludiamo che l’inflazione, come ipotesi, spiega ciò che deve spiegare. Se poi qualcun altro ha un’ipotesi migliore, ben venga. Quando succederà, la accoglieremo. Intanto però l’inflazione è quanto di meglio siamo riusciti a escogitare. E non è poco, mi pare.
M.
giugno 17th, 2010 at 00:31
Intendevo dire che l’impossibilità di una verifica empirica diretta dell’ipotesi dell’inflazione lascia insoddisfatto il desiderio (umano) di conoscere come realmente andarono le cose. L’ipotesi spiega ciò che possiamo osservare (l’isotropia della radiazione di fondo), ma in realtà non sappiamo neppure se quella radiazione sia davvero l’eco residua del Big Bang né se vi sia mai stato un Big Bang.
Il mio commento non intendeva criticare l’ipotesi dell’universo inflazionario in sé, che è senz’altro creativa e ingegnosa, ma semplicemente esprimere un dubbio: la ricerca cosmologica contemporanea non avrà preso strade che partono da troppo lontano (gli inconoscibili eventi immediatamente successivi al Big Bang, dando per scontato che vi sia stato un Big Bang), trascurando magari di interrogare in modo diverso i fenomeni a cui abbiamo diretto accesso?
giugno 17th, 2010 at 05:43
Secondo me è proprio la convinzione di poter “conoscere come realmente andarono le cose” che è sbagliata. E poco importa che “le cose” siano antiche quasi 14 miliardi di anni. “Conoscere le cose”, io penso, è impossibile. Ciò che possiamo fare è solo dare un’interpretazione coerente ed efficace nel descrivere i fatti. Sarà poi “vera”? Boh! Non lo sappiamo e non lo sapremo mai. Anche nella fisica della realtà quotidiana.
M.