Nel dicembre 2021, il telescopio spaziale James Webb è stato lanciato come parte di un progetto per comprendere i primi istanti dell'Universo. L'idea è che il James Webb renderebbe possibile osservare galassie molto distanti che mostrerebbero come appariva l'Universo durante le prime centinaia di milioni di anni. Ciò è reso possibile dalla capacità del telescopio di osservare le lunghezze d'onda dell'infrarosso.
Con le osservazioni di un Universo così giovane, la James Webb permetterebbe di comprendere come l'Universo si è evoluto in questi 13,8 miliardi di anni. Uno dei concetti più importanti è il tasso di espansione dell’Universo, che indica la velocità con cui lo spazio-tempo si sta espandendo. La costante di Hubble viene utilizzata per descrivere questa velocità e si basa sulla relazione tra la velocità delle galassie e la loro distanza dal Sistema Solare. Tuttavia, determinare con precisione questo valore è una sfida in astronomia, nota come “tensione di Hubble”.
Utilizzando i dati del James Webb, gli astronomi sono stati in grado di calcolare una nuova stima della costante di Hubble. Secondo i risultati ottenuti, il valore è praticamente identico a quello determinato utilizzando il telescopio Hubble, lanciato negli anni '90 proprio per questo scopo. Questa conferma dei dati di Hubble costituisce un passo avanti nella comprensione dell'espansione dell'Universo e potrebbe forse aiutare a risolvere l'attuale crisi cosmologica.
Costante di Hubble
La costante di Hubble è una misura importante in cosmologia perché descrive la velocità di espansione dell'Universo. Fu proposto dall'astronomo Edwin Hubble nel 1929 quando osservò per la prima volta che più una galassia è lontana, più velocemente si allontana da noi. Questa osservazione è stata una delle prime a dimostrare che l'Universo si sta espandendo, cambiando per sempre il corso della cosmologia.
La costante di Hubble è definita come il rapporto tra la velocità con cui una galassia si allontana e la sua distanza dalla Via Lattea.
Anche se sembra semplice, misurare la costante di Hubble rimane una sfida importante in cosmologia, poiché richiede dati estremamente precisi. Per questo calcolo vengono utilizzati vari metodi, il più noto è l'uso delle supernove di tipo Ia. Inoltre, è possibile utilizzare anche il fondo cosmico a microonde (CMB). Tuttavia, i risultati ottenuti con metodi diversi presentano deviazioni, generando una tensione chiamata “tensione di Hubble”.
Crisi cosmologica
La “tensione di Hubble” è parte di un fenomeno più ampio noto come crisi cosmologica, dove i dati osservativi divergono dai modelli teorici. Ad esempio, uno dei principali metodi di calcolo che utilizzano le supernove fornisce un valore di circa 73 km/s/Mpcmentre un altro metodo, basato sul fondo cosmico a microonde, fornisce 67 km/s/Mpc. Sebbene vicini, questi valori presentano una differenza significativa per i modelli cosmologici.
Ciò che colpisce è che entrambi i metodi sono precisi, ma la divergenza persiste. Alcuni astrofisici suggeriscono che queste discrepanze potrebbero rivelare limitazioni nel modello cosmologico standard, mentre altri ritengono che il problema potrebbe risiedere nei dati o nella nostra linea di vista dalla Via Lattea. La speranza è che con i nuovi telescopi i dati diventino ancora più affidabili, permettendo di risolvere gradualmente la crisi cosmologica.
La controversia sul JWST
I risultati del JWST attirano l’attenzione perché il telescopio è già stato oggetto di controversie a metà del 2022. Quando furono diffusi i primi risultati del telescopio, circolarono diversi canali e notizie che affermavano che esso aveva “confermato che il Big Bang non esisteva”. Le accuse però erano errate ed emersero dopo interpretazioni errate di alcuni articoli pubblicati all’epoca.
Il motivo era che i dati JWST mostravano galassie più grandi e più evolute di quanto previsto per l’Universo primordiale. Gli astronomi hanno pubblicato articoli in cui sostengono che la teoria della formazione e dell’evoluzione delle galassie deve essere rivista. Quest’area dell’astronomia è sempre stata oggetto di dibattito e uno degli obiettivi di JWST era comprendere meglio come si formarono le galassie nell’Universo primordiale. Nessuno dei dati fornisce prove contro il modello del Big Bang.
Nuovo risultato
Un articolo pubblicato di recente ha utilizzato i dati JWST sulle stelle variabili e sulle supernove di tipo Ia. Questi oggetti funzionano come “candele standard” perché la loro luminosità è ben descritta in teoria e misurando la luminosità apparente è possibile calcolare la distanza dell'oggetto. Il gruppo ha utilizzato queste osservazioni per calcolare la costante di Hubble.
I ricercatori hanno ottenuto una stima di 72,6 ± 2,0 km/s/Mpc, un valore molto vicino a quello ottenuto dai dati del telescopio Hubble che stima un valore di 72,8 km/s/Mpc. Anche con il numero limitato di osservazioni di supernova da parte del JWST, i risultati iniziali indicano già coerenza tra le stime dei due telescopi. Questa coerenza è importante in cosmologia e si prevede che quando saranno disponibili più dati, verrà effettuato un nuovo calcolo.
Quindi è avvenuto il Big Bang?
La teoria del Big Bang spiega l'origine dell'Universo ed è stata proposta in seguito a varie osservazioni che dimostravano che l'Universo è in espansione. Dopo le osservazioni di Hubble negli anni '20, altre osservazioni hanno continuato a confermare la teoria del Big Bang. Uno di questi è la scoperta nel 1965 della radiazione cosmica di fondo a microonde, che sarebbe un “eco” dei primi istanti dell’Universo.
Altre osservazioni, come le proporzioni di elementi come l'idrogeno e l'elio, concordano con i calcoli basati sulla teoria del Big Bang. Diversi esperimenti e osservazioni precise concordano con le previsioni di questa teoria. E anche se un’osservazione la contraddice, non basta per ribaltare facilmente la teoria del Big Bang, tanto robusta.
Riferimento articolo:
Riess et al. 2024 JWST convalida le misurazioni della distanza HST: la selezione del sottocampione di supernova spiega le differenze nelle stime JWST di H0 locale Il diario astrofisico
