Quanto è grande l’universo? Un segnale radio di 4,5 mld di anni fa apre alla mappatura. UniTo in prima linea
La collaborazione internazionale MeerKLASS, a cui partecipa l'Università di Torino, ha misurato la distribuzione dell'idrogeno neutro su grandi scale grazie al radiotelescopio MeerKAT
Quanto è grande l’Universo? A questa domanda cruciale tenta di rispondere una nuova ricerca scientifica. Si tratta di uno studio basato su un debolissimo segnale radio emesso circa 4,5 miliardi di anni fa, che offre una strada inedita per ricostruire la struttura del cosmo. La rilevazione è al centro dello studio pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Il lavoro porta la firma della collaborazione internazionale MeerKLASS, che ha sfruttato il radiotelescopio MeerKAT in Sudafrica per misurare come l’idrogeno neutro si distribuisce su grandi scale, tracciando la rete cosmica lungo la quale si organizzano le galassie.
L’Italia in primo piano nel nuovo studio sull’universo
L’Italia gioca un ruolo di primo piano nel rendere possibile questa misura, vantando il contributo fondamentale dell’Università di Torino (Unito) con il ricercatore Stefano Camera tra gli autori dello studio. Insieme a lui firmano il lavoro Matilde Barberi-Squarotti dell’Università Statale di Milano e Isabella Paola Carucci dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Trieste. L’obiettivo del gruppo di ricerca è costruire mappe tridimensionali di enormi volumi cosmici, capaci di raccontare come le strutture si sono formate e come l’Universo si è espanso nel tempo.
Come funziona la tecnica dell’intensity mapping
L’elemento più abbondante del cosmo emette un caratteristico segnale radio alla lunghezza d’onda di 21 centimetri. L’espansione cosmica modifica questa lunghezza d’onda durante il suo viaggio nello spazio: misurarla consente quindi di ottenere informazioni precise sulla distanza e sull’epoca di origine.
Gli esperti utilizzano una tecnica avanzata chiamata intensity mapping, che raccoglie l’emissione complessiva dell’idrogeno di molte galassie, anche quando i singoli oggetti non sono distinguibili. Questo metodo estende lo sguardo a regioni vastissime e permette di ricostruire il disegno generale della distribuzione della materia. L’analisi recente si basa su osservazioni raccolte nel 2021 su circa 236 gradi quadrati di cielo, risalenti a quando l’universo aveva poco più di nove miliardi di anni.
La sfida tecnologica per isolare il segnale cosmico
Catturare questa radiazione richiede di superare ostacoli complessi. Gli strumenti registrano l’intera radiazione radio in arrivo, compresi i disturbi emessi dalla nostra Via Lattea. La rimozione di queste contaminazioni, che possono superare il segnale cosmico di centomila o un milione di volte, equivale ad ascoltare una conversazione sussurrata durante un concerto.
I ricercatori hanno utilizzato le 64 antenne di MeerKAT come telescopi indipendenti. Il confronto tra mappe costruite con gruppi diversi di antenne ha permesso di isolare il segnale cosmico comune, riducendo il rumore strumentale. La misura ha raggiunto un rapporto tra segnale e rumore di 6,2 senza ricorrere a cataloghi esterni di galassie, confermando l’autonomia dello strumento. Il programma prosegue ora con la raccolta di dati per esplorare volumi ancora più ampi.
