Un segnale radio emesso circa 4,5 miliardi di anni fa ha fornito nuove informazioni sulla struttura dell’universo, grazie a una collaborazione internazionale che ha utilizzato il radiotelescopio MeerKat in Sudafrica. L’osservazione, pubblicata sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, rappresenta un passo avanti nella ricerca sull’espansione dell’universo e sulle sue prime fasi. L’idrogeno neutro, elemento più abbondante dell’universo, ha emesso un segnale radio alla lunghezza d’onda di 21 centimetri, il cui studio permette di ricostruire la distribuzione della materia su scale cosmologiche.
Una tecnica innovativa per mappare l’universo
La tecnica utilizzata, detta intensity mapping, permette di raccogliere l’emissione complessiva dell’idrogeno di molte galassie, anche quando i singoli oggetti non sono distinguibili. Questo approccio offre un modo per ricostruire la distribuzione generale della materia su vasti volumi del cosmo. L’analisi ha incluso osservazioni raccolte nel 2021 su circa 236 gradi quadrati di cielo, corrispondenti a un periodo in cui l’universo aveva poco più di nove miliardi di anni. Per isolare il segnale dell’idrogeno, i ricercatori hanno utilizzato le 64 antenne di MeerKat come telescopi indipendenti, una modalità adatta a osservare rapidamente ampie porzioni di cielo. «Catturiamo l’intera radiazione radio in arrivo, che comprende anche fonti spurie, come il fondo radio emesso dalla nostra Via Lattea. Rimuovere le contaminazioni, che possono superare il segnale cosmico ricercato di centomila o persino di un milione di volte, è un’impresa complessa», ha commentato Isabella Paola Carucci (Inaf Trieste).
Un lavoro di squadra internazionale
La misura ha raggiunto un rapporto tra segnale e rumore di 6,2 e ha superato una serie di verifiche di robustezza. Un elemento distintivo è che la misura è stata ottenuta dalle sole mappe radio dell’idrogeno, senza ricorrere al confronto con cataloghi esterni di galassie. Questo passaggio rafforza le prospettive di utilizzo della tecnica come strumento autonomo per la cosmologia.
«Questo risultato rappresenta una pietra miliare nell’affermazione della mappatura d’intensità a 21 centimetri come nuovo strumento per la cosmologia», ha detto Mário Santos, responsabile scientifico del progetto MeerKlass. La misura ha richiesto dieci anni di lavoro paziente da parte di ricercatori distribuiti in sette paesi e tre continenti. «E nulla di tutto questo sarebbe stato possibile senza il South African Radio Astronomy Observatory (Sarao), che ha costruito e gestisce MeerKat e ci ha aiutato ad affrontare le numerose difficoltà incontrate durante il progetto», ha aggiunto.
L’obiettivo del gruppo di ricerca è, in prospettiva, costruire mappe tridimensionali di enormi volumi del cosmo, capaci di raccontare come le strutture si sono formate e come l’universo si è espanso nel tempo. Queste mappe potranno fornire nuovi strumenti per mettere alla prova i modelli di gravità e di energia oscura. Il programma prosegue ora con la raccolta di dati che consentiranno di osservare epoche ancora più lontane, con l’obiettivo di esplorare un volume dell’universo oltre mille volte superiore a quello utilizzato per questa misura.
