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Planck: l'Universo come non lo avevamo mai visto


mappa CMB di PlanckE’  stata rilasciata oggi alla comunità scientifica la mappa a tutto cielo più precisa mai realizzata del fondo cosmico a microonde – la radiazione fossile del Big Bang – acquisita dal telescopio spaziale Planck, progetto in cui il nostro Dipartimento è fortemente coinvolto.
La mappa si basa sui dati raccolti nei primi 15 mesi e mezzo d’osservazioni, ed è la prima immagine prodotta da Planck della luce più antica emessa nel nostro Universo nel corso della sua vita, risalente a quando aveva appena 380 mila anni.
Grazie alla sua altissima precisione, Planck ci rivela l'esistenza di caratteristiche che mettono in discussione le basi della nostra attuale comprensione dell'universo e che, per essere comprese, potrebbero richiedere una nuova fisica.
Una delle scoperte più sorprendenti è che, a grandi scale angolari, le fluttuazioni della temperatura della CMB non corrispondono a quelle previste dal modello standard: il loro segnale è meno intenso di quanto implicherebbe la struttura a scala angolare più piccola rivelata da Planck.
Non solo: le temperature medie nei due emisferi opposti del cielo presentano un’asimmetria. E questo è in contrasto con quanto predice il modello standard, secondo il quale l'Universo dovrebbe essere grosso modo simile in tutte le direzioni in cui lo osserviamo.
Oltre a ciò, c’è una regione fredda (cold spot) che si estende su una porzione di cielo molto più grande del previsto.
Sia le anomalie dell’asimmetria che la regione fredda erano già state notate dal predecessore di Planck, la missione WMAP della NASA, ma erano state in gran parte ignorate per i dubbi che permanevano circa le loro origini cosmiche.

confronto dati WMAP - Planck

Ma l’importanza di questi nuovi dati non risiede solo nelle anomalie. L'estrema sensibilita' degli strumenti di Planck ha infatti consentito di verificare con grande accuratezza il modello cosmologico standard, che permette di descrivere le proprieta' globali dell'universo con una manciata di parametri cosmologici fondamentali. Planck ha misurato con precisione senza precedenti il loro valore fissando cosi' le abbondanze dei costituenti fondamentali di materia-energia, la geometria dello spazio, la dinamica dell'espansione, l'eta' dell'universo.

La materia normale, quella di cui sono fatte le stelle e le galassie, contribuisce per appena il 4,9% alla totalità della massa e della densità d’energia di cui è costituito l'Universo. La materia oscura – rilevata fino a oggi solo in modo indiretto, osservandone gli effetti gravitazionali – contribuisce per il 26,8%, quasi un quinto in più di quanto stimato in precedenza. Discorso opposto per l'energia oscura, una forza misteriosa ritenuta responsabile dell’accelerazione dell'espansione dell'Universo: il suo contributo è minore di quello che si pensava. Inoltre, i dati di Planck permettono di assegnare un nuovo valore alla costante di Hubble, che indica la velocità alla quale l'Universo si sta oggi espandendo: 67,15 km/s/Mpc,  un valore significativamente inferiore rispetto a quello standard utilizzato in astronomia. Da questo numero si desume che l’età dell’Universo è di 13.82 miliardi di anni.

«Dopo vent’anni di lavoro e di attesa, è un’emozione straordinaria vedere in diretta l’universo neonato con una definizione senza precedenti. È un po’ come sbarcare per la prima volta su un continente ignoto», dice Marco Bersanelli responsabile del gruppo di cosmologia del  nostro Dipartimento. «Le mappe di Planck portano i segni inequivocabili di processi che sono avvenuti nella prima frazione di secondo dopo l’inizio della storia cosmica, e ci sorprendono con alcune tracce impreviste la cui natura al momento sfugge a qualsiasi spiegazione».

“E questo è solo il primo piatto” dice Aniello Mennella ricercatore a Fisica e Calibration Scientist di Planck-LFI,  “Secondo, contorno e frutta saranno ancora più appetitosi, e si baseranno sulle misure in polarizzazione, misure delicate di un segnale debolissimo che ci parla di due epoche cruciali e ancora misteriose del nostro universo: i primi istanti di vita, al tempo della cosiddetta inflazione, e l'epoca in cui si sono accese le prime stelle. Ma per cucinare a puntino queste portate occorre lavorare di fino e bisognerà attendere ancora qualche mese prima di gustarle a dovere.”

Per  saperne di più:
Marco Bersanelli marco.bersanelli@unimi.it
Davide Maino davide.maino@unimi.it
Aniello Mennella aniello.mennella@unimi.it

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