Una supernova che ne vale quattro: la candela “non standard” per capire l’universo

SCOPERTE – Una supernova lontanissima e una galassia che funziona da lente di ingrandimento ci regalano quattro differenti immagini dello stesso oggetto ingrandito di ben 52 volte. Una candela “non standard” e insolitamente luminosa che offre agli astronomi la possibilità di ottenere misure ancora più precise del tasso di espansione dell’universo e della distribuzione della materia oscura, ma soprattutto che pone nuovi interrogativi a cui rispondere.

A capo del gruppo di ricerca internazionale di fisici e astronomi che ha fatto la scoperta c’è Ariel Goobar, dell’università di Stoccolma, che ha pubblicato sulla rivista Science i risultati ottenuti. La prima osservazione dell’esplosione della stella iPtf16geu risale al 5 settembre 2016 e ha lasciato gli scienziati perplessi: lungo una circonferenza di 3000 anni luce ecco apparire quattro distinti oggetti luminosi lì dove dovrebbe essercene uno solo e molto meno luminoso.

A permettere tale ingrandimento, accompagnato da una amplificazione della luminosità inusuale per questo tipo di oggetti, la presenza tra la supernova e la Terra di un “terzo incomodo”: una galassia perfettamente allineata alla stella esplosa e che con la sua massa ha curvato lo spazio-tempo inducendo così un effetto di lente gravitazionale, come previsto dalle teorie di Albert Einstein, mostrando con molta chiarezza un oggetto che si trova a 4,3 miliardi di anni luce dal nostro pianeta.

La supernova di Tipo Ia, nata dall’esplosione della nana bianca giunta allo stadio finale del suo ciclo vitale, è stata fotografata per la prima volta dall’osservatorio Palomar del Caltech e i dati sono stati poi confrontati dagli scienziati con quelli del telescopio Keck situato alle Hawaii, con il Very Large Telescope in Cile e con il telescopio spaziale Hubble della NASA. Questo tipo di oggetti sono considerati delle candele standard, cioè oggetti con una luminosità conosciuta utilizzati per misurare le distanze astronomiche o il tasso di espansione dell’universo. Non si tratta di oggetti astronomici rari, anzi queste supernove sono piuttosto abbondanti nel cosmo e vengono utilizzate molto spesso dagli scienziati.

Le osservazioni di Goobar e colleghi però vanno contro ogni regola. La supernova scissa in quattro è così luminosa da rappresentare il primo esempio di candela “non standard”, destinata a diventare un’unità di riferimento e un nuovo strumento per testare le teorie cosmologiche fondamentali, come spiega anche l’autore dell’articolo: “Raccogliere per la prima volta immagini multiple di una ‘candela standard’ così amplificata è una grande svolta. Ora possiamo misurare il potere di “messa a fuoco” della gravità con una precisione mai raggiunta prima e sondare scale fisiche che finora sembravano al di fuori della nostra portata”.

Avere immagini multiple dello stesso oggetto permetterà agli astronomi di misurare con un’accuratezza senza precedenti quanto tempo impiega la luce ad arrivare fino alla Terra. Stimando la differenza di tempo impiegato dalla luce a coprire tale distanza è possibile così misurare il tasso di espansione dell’universo, noto come costante di Hubble. Finora questa costante è stata calcolata con modi anche molto diversi e ha permesso di ottenere risultati che discostano poco l’uno dall’altro, eppure le minime differenze nei valori sono sufficienti a evocare scenari di evoluzione dell’universo molto differenti.

Oltre a raccontarci qualcosa di più sull’universo, lo studio ha offerto ai ricercatori anche la possibilità di comprendere importanti dettagli della galassia che agisce da lente gravitazionale: riuscire a formare quattro immagini distinte dello stesso oggetto implica infatti che la stessa galassia sia costituita da diverse sottostrutture, introducendo nuove domande su come la materia si raggruppa nell’universo. La candela “non standard” pone così nuove domande sulla comprensione dell’universo e si pone come strumento fondamentale per determinare con più precisione la costante cosmologica di Hubble o ancora aiutare a comprendere come si distribuisce la materia oscura e la materia visibile nel cosmo.

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