L’idrogeno rivelato a 4,5 miliardi di anni fa
Nuova misurazione dell’idrogeno neutro nell’universo, un passo avanti nella comprensione della sua espansione.
Un segnale radio rivelato nel tempo
Un segnale radio emesso circa 4,5 miliardi di anni fa ha offerto nuove opportunità per comprendere l’espansione dell’universo. La misurazione, effettuata grazie al radiotelescopio MeerKat in Sudafrica, ha permesso di tracciare la distribuzione dell’idrogeno neutro su larga scala. Questo elemento, il più abbondante nell’universo, emette un segnale radio a 21 centimetri, il cui spostamento durante il viaggio lo rende un indicatore della distanza e dell’epoca di origine. L’analisi è stata pubblicata sulla rivista *Monthly Notices of the Royal Astronomical Society* e rappresenta un passo significativo nella ricerca cosmologica. La misurazione ha raggiunto un rapporto tra segnale e rumore di 6,2, superando una serie di verifiche di robustezza.
Un lavoro di squadra internazionale
La misurazione è il risultato del lavoro di ricercatori distribuiti in sette paesi e su tre continenti. Il progetto MeerKlass, coordinato da Mário Santos dell’Università del Capo Occidentale, ha richiesto dieci anni di lavoro paziente. I ricercatori hanno utilizzato le 64 antenne di MeerKat come telescopi indipendenti, permettendo osservazioni rapide su ampie porzioni di cielo. La tecnica utilizzata, detta *intensity mapping*, raccoglie l’emissione complessiva dell’idrogeno di molte galassie, anche quando singoli oggetti non sono distinguibili. Questo approccio ha permesso di ricostruire la distribuzione della materia su larga scala, estendendo lo sguardo a regioni vastissime.
Il lavoro ha rafforzato le prospettive di utilizzo della tecnica come strumento autonomo per la cosmologia. La misurazione ha analizzato osservazioni raccolte nel 2021 su circa 236 gradi quadrati di cielo. Il segnale risale a quando l’universo aveva poco più di nove miliardi di anni. Per isolare il segnale dell’idrogeno, i ricercatori hanno confrontato mappe costruite con gruppi diversi di antenne e osservazioni effettuate in momenti differenti. Il segnale cosmico è comune alle mappe, mentre il rumore e gli effetti strumentali non condivisi vengono ridotti. Questo metodo ha permesso di ottenere un risultato di alta qualità, senza ricorrere al confronto con cataloghi esterni di galassie.
Il successo del progetto è stato reso possibile grazie al supporto del South African Radio Astronomy Observatory (Sarao). 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 lavoro prepara inoltre il terreno per le future indagini cosmologiche dello Ska Observatory, di cui MeerKat è un precursore.
La misurazione ha dimostrato l’efficacia della tecnica *intensity mapping* nel raccogliere informazioni su larga scala, anche in presenza di contaminazioni estremamente elevate. L’approccio utilizzato ha permesso di ottenere dati di alta qualità, senza dover dipendere da cataloghi esterni. Questo risultato rappresenta un’importante pietra miliare per la cosmologia, aprendo nuove possibilità per la ricerca sull’espansione dell’universo.