La mappa di Planck che ci fa scoprire come è fatto l'Universo

Eccolo l'Universo. La mappa più precisa mai realizzata del fondo cosmico a microonde (la radiazione fossile del Big Bang), acquisita dal telescopio spaziale Planck dell’Agenzia Spaziale Europea, è stata rilasciata oggi. Una mappa si basa sui dati raccolti nei primi 15 mesi e mezzo d’osservazioni ed è la prima immagine a tutto cielo prodotta da Planck della luce più antica emessa nel nostro Universo nel corso dei suoi 13,7 miliardi di anni di vita, risalente a quando aveva appena 380mila anni

A quell’epoca, il giovane Universo era costituito da una zuppa densa e calda, circa 2700 gradi, di protoni, elettroni e fotoni che interagivano fra loro. Quando i protoni e gli elettroni si unirono a formare atomi d’idrogeno, i fotoni - e dunque la luce - poterono per la prima volta propagarsi liberamente. Mano a mano che l’Universo si espandeva, quella luce si è estesa fino alla lunghezza d’onda delle microonde, equivalente a una temperatura di soli 2,7 gradi sopra lo zero assoluto. Questa radiazione cosmica di fondo a microonde (o CMB, dall’inglese cosmic microwave background) mostra piccole fluttuazioni di temperatura che corrispondono a regioni con leggere differenze di densità nell’Universo primordiale, e che costituiscono i semi di tutte le strutture che si sarebbero formate successivamente: le stelle e le galassie di oggi. Secondo il modello standard della cosmologia, le fluttuazioni sarebbero sorte immediatamente dopo il Big Bang, per poi estendersi a scale cosmologiche, dunque di grandi dimensioni, nel corso di una rapida fase d’espansione accelerata nota come "inflazione".

Planck è stato progettato per ricostruire, con una risoluzione e una sensibilità senza precedenti, la mappa a tutto cielo di queste fluttuazioni. Analizzando la natura e la distribuzione dei semi nell’immagine della CMB di Planck, siamo in grado di stabilire la composizione e l’evoluzione dell’Universo dalla sua nascita ai giorni nostri. Nel complesso, le informazioni estratte dalla nuova mappa di Planck forniscono, con un’accuratezza mai raggiunta prima, una conferma eccellente del modello standard della cosmologia, diventando così un nuovo punto di riferimento per il nostro elenco dei contenuti dell’Universo.

Ma proprio grazie alla sua altissima precisione, la mappa di Planck ha anche messo in evidenza alcune peculiarità inspiegabili che, per essere comprese, potrebbero richiedere una nuova fisica. "La straordinaria qualità del ritratto dell’Universo neonato ottenuto da Planck ci permette di rimuovere uno a uno i suoi strati fino alle fondamenta. E quel che ne emerge è che il nostro modello del cosmo è ben lungi dall’essere completo. Un risultato reso possibile grazie a tecnologie uniche, sviluppate ad hoc dall’industria europea", ha spiegato Jean-Jacques Dordain, direttore generale dell’Esa. "I successi raccolti da Planck in questi anni sono il frutto anche di un sistema di eccellenza italiano, nel quale scienziati e industria hanno collaborato in maniera ordinata e produttiva. Un’eccellenza che è sempre presente in maniera significativa in molte missioni che ci pongono all’avanguardia nello sviluppo e nella realizzazione di strumenti e progetti in campo internazionale", ha dichiarato Enrico Saggese, presidente dell’Agenzia Spaziale Italiana.

Una delle scoperte più sorprendenti è che, a grandi scale angolari, le fluttuazioni della temperatura della CMB non corrispondono a quelle previste dal modello standard: il loro segnale è meno intenso di quanto implicherebbe la struttura a scala angolare più piccola rivelata da Planck. Non solo: le temperature medie nei due emisferi opposti del cielo presentano un’asimmetria. E questo è in contrasto con quanto predice il modello standard, secondo il quale l’Universo dovrebbe essere grosso modo simile in tutte le direzioni in cui lo osserviamo. Oltre a questo, c’è una regione fredda (cold spot) che si estende su una porzione di cielo molto più grande del previsto.

Le due anomalie dell’asimmetria e della regione fredda erano già state notate dal predecessore di Planck, la missione WMAP della NASA, ma erano state in gran parte ignorate per i dubbi che permanevano circa le loro origini cosmiche.