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ASTROFISICA/Lo spettacolo galattico che affiora da un universo "sfuocato"

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Ammasso di galassie con lente gravitazionale  Ammasso di galassie con lente gravitazionale

Facciamo ora un balzo in avanti di vent’anni: oggi il Telescopio Spaziale Hubble è ancora pienamente operativo e funziona al meglio delle sue possibilità, raccogliendo dati che stanno trasformando la nostra comprensione dell’Universo. In particolare, stiamo svolgendo un programma che sta studiando uno dei più spettacolari fenomeni gloriosamente rivelati dalle immagini di Hubble: le lenti gravitazionali (v. foto). Sappiamo, come indicato da Einstein, che la massa incurva lo spazio-tempo; quando è presente una grande massa, come nel caso degli aloni di materia oscura che circondano gli ammassi di galassie, la luce degli oggetti più lontani che si trovano sulla nostra linea di vista viene distorta. Il segnale è così forte ('strong gravitational lensing') che possiamo usarlo per mappare la distribuzione della materia oscura in questi aloni. Questo è, attualmente, l’unico metodo diretto che abbiamo per testare gli effetti di quelle che sembrano essere le più enigmatiche particelle della fisica. Se le condizioni di allineamento sono favorevoli, la luminosità di alcune galassie lontane può essere aumentata: l’effetto 'lente gravitazionale' può quindi rendere visibili oggetti che sarebbero rimasti irraggiungibili anche da Hubble. Si potrebbe dire che questo programma, denominato Frontier Fields, sta usando due telescopi in serie, uno costruito da noi (Hubble) e uno fornito dalla Natura (le lenti gravitazionali), per cercare le galassie e le supernovae più lontane.

Con questo stratagemma, Hubble ci può fornire un assaggio del tipo di scienza che sarà di routine con l’entrata in funzione del prossimo James Webb Space Telescope. Se ci allontaniamo dal centro dell’ammasso galattico, l’effetto 'lente gravitazionale' diventa meno pronunciato, ma permane indipendentemente da dove puntiamo lo sguardo nel cielo, le forme delle migliaia di galassie più lontane appaiono tutte debolmente distorte ('weak gravitational lensing').Si tratta di un segnale evanescente, ma è correlato per tutte le galassie che si trovano a distanze simili, perciò è possibile individuarlo applicando metodi statistici alle migliori immagini a grande campo. Alcune future missioni spaziali, come Euclid e WFIRST, sono progettate in modo da poter condurre questo tipo di indagine, che è decisivo per comprendere l’evolversi nel tempo delle più grandi strutture cosmiche e il processo di formazione delle galassie. Un altro aspetto affascinante è che l’effetto di amplificazione può essere prodotta dal casuale e temporaneo allineamento di due stelle rispetto alla nostra linea di vista, un evento raro ma probabile soprattutto in campi affollati. In questo caso, la piccola amplificazione (micro-lensing) può essere utilizzata per rivelare la presenza di pianeti come la Terra. WFIRST ha la capacità di monitorare miliardi di stelle nel nostro nucleo galattico, dove i pianeti amplificati possono brillare come le luci su un albero di Natale.



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