Gli astronomi hanno identificato due supernovae la cui luce, divisa dalla lente gravitazionale, riapparirà nei prossimi 60 anni, offrendo un’opportunità unica per misurare il tasso di espansione dell’universo con una precisione senza precedenti. Questo esperimento naturale potrebbe aiutare a risolvere un conflitto di lunga data in cosmologia: la “tensione di Hubble”, in cui metodi diversi producono valori contraddittori sulla velocità con cui l’universo si sta espandendo.
Il ritardo temporale cosmico
Il fenomeno alla base di questa svolta è la lente gravitazionale. Enormi ammassi di galassie agiscono come lenti d’ingrandimento cosmiche, piegando e dividendo la luce proveniente da supernove lontane in più immagini. Ogni immagine percorre un percorso diverso attraverso lo spazio-tempo, portando a tempi di arrivo diversi. Una supernova, soprannominata SN Ares, è esplosa quasi 10 miliardi di anni fa; la sua luce ha già raggiunto la Terra. Tuttavia, due ulteriori immagini di Ares arriveranno tra circa 60 anni a causa dell’estrema dilatazione gravitazionale del tempo.
Si prevede che l’altra supernova, SN Athena, riapparirà nei prossimi uno o due anni. Sebbene meno precisa di Ares, Atena servirà da test di validazione per i nostri modelli cosmologici.
Perché è importante: la tensione di Hubble
Sembra che l’universo si stia espandendo a ritmi diversi a seconda di come gli scienziati lo misurano. Le osservazioni dello sfondo cosmico a microonde (il bagliore residuo del Big Bang) suggeriscono un tasso di espansione di 67 chilometri al secondo per megaparsec. Tuttavia, le misurazioni effettuate utilizzando le stelle variabili Cefeidi (candele standard) forniscono una velocità maggiore di 73 chilometri al secondo per megaparsec.
Questa discrepanza, nota come tensione di Hubble, è uno dei maggiori problemi della cosmologia moderna. Potrebbe indicare che la nostra comprensione dell’universo è incompleta o che ci sono errori sistematici sconosciuti nelle nostre misurazioni.
Il Programma VENUS e il ruolo di JWST
La scoperta di SN Ares e SN Athena è il risultato del programma Vast Exploration for Nascent, Unexplored Sources (VENUS), utilizzando il James Webb Space Telescope (JWST). VENUS prende di mira specificamente gli ammassi di galassie densi, massimizzando le possibilità di trovare questi rari eventi con lente gravitazionale.
“Una forte lente gravitazionale trasforma gli ammassi di galassie nei telescopi più potenti della natura”, afferma Seiji Fujimoto, ricercatore principale del programma VENUS.
Prima di VENUS e JWST, erano state scoperte meno di dieci supernove con lenti di questo tipo. Dal luglio dello scorso anno, VENUS ha già identificato otto nuove supernove con lente in sole 43 osservazioni, raddoppiando la dimensione del campione noto.
Guardare al futuro: una misurazione coerente
Il vantaggio principale di questo approccio è che fornisce un “singolo passo autoconsistente” per misurare l’espansione dell’universo. Confrontando i tempi di arrivo previsti delle immagini con la lente con i tempi effettivamente osservati, gli scienziati possono affinare le loro stime della costante di Hubble indipendentemente da altri metodi. Ciò è fondamentale in un campo in cui gli errori sistematici sono difficili da escludere.
Il destino ultimo dell’universo è in bilico. Se l’energia oscura si indebolisce, l’espansione potrebbe eventualmente trasformarsi in contrazione. Misurare il tasso di espansione dell’universo con maggiore precisione non solo aiuterà a risolvere la tensione di Hubble, ma farà anche luce sull’evoluzione a lungo termine del cosmo.
