La sala parto dell'universo

Con un’immagine che sembra un particolare de “Il giorno” di Gaetano Previati - ed è invece una mappa delle temperature dell’universo quando ancora non sapeva parlare - il New York Times dà notizia di un convegno promosso dall’Agenzia Spaziale Europea e tenutosi a Ferrara a palazzo Costabili, «dove i servizi non includono l’accesso a internet». L’Italia è servita.

Il soggetto di Planck 2014, come era chiamato il convegno, era la presentazione dell’ultima foto dalla sala parto – con le relative statistiche sui parametri vitali – dell’universo quando aveva 380,000 anni e lo spazio era ancora caldo come la superficie del sole. L’autore della foto è stato il satellite Planck dell’ESA, che - mediante i suoi numerosi ricevitori radio-sensibili - ha compiuto per tre anni una serie di rilevazioni su una nebbia di radiazioni a microonde lasciata dagli ultimi momenti del Big Bang.

I dati conclusivi della ricerca non saranno pubblicati prima del 22 dicembre, ma non è detto - a quanto è dato di rilevare dalla conclusione dell’articolo - che tale data non sarà ulteriormente spostata, vista la mole enorme di analisi che la quantità altrettanto enorme dei dati richiede e può generare.

In più c’è il fatto che le risultanze dell’indagine in gran parte confermano e affinano l’immagine che gli scienziati impegnati con Plank (una collaborazione multinazionale guidata da Jan Tauber dell'Agenzia Spaziale Europea) si erano fatti in un primo tempo, ma per altri versi aprono scenari completamente nuovi.

Il ritratto fornito dal satellite nel 2013 «aveva mostrato deboli irregolarità che avrebbero consentito lo sviluppo di elementi giganteschi (come le galassie). Il ritratto a microonde rivela un universo vecchio 13,8 miliardi di anni con un’età ancora ampiamente misteriosa, composta dal 4,9 per cento materia atomica, il 26,6 per cento da misteriosa materia oscura non atomica, e per il 68,5 per cento da un ancor più misteriosa energia oscura, il cui sfuggente nome sembra riferirsi a qualcosa che soffia via nell’universo».

L’insieme di questi due aspetti della ricerca costituisce “una vittoria clamorosa” per i sostenitori del modello standard della cosmologia che si è affermato negli ultimi vent’anni. In una telefonata da Ferrara (il giornalista nel NYTimes non manca mai di sorridere sulla inadeguatezza dei servizi del Convegno. Il telefono è uno strumento che si usava quando l’universo era ancora bambino, sembra voler dire) Lyman Page, un astrofisico di Princeton, ha affermato: «Quello che vediamo è abbastanza impressionante. E’ incredibile che soli sei parametri sembrino descrivere l’universo».

“Sembrino”, perché parrebbe vero, ma se ne sa ancora troppo poco per affermarlo con certezza.

Ad esempio, i cosmologi ancora non sanno con precisione cosa sia la materia oscura, che pure sarebbe - per dirla in soldoni - la forza di gravità  che tiene insieme le galassie. Una forza di gravità di livello superiore, per intenderci. Plank non ha consentito loro di saperne di più, però ha fornito indicazioni utili a capire cosa certamente non è, ossia ha ridotto il campo in cui andare a cercare. Cosa di una importanza estrema, quest’ultima.

Di recente, inoltre, esperimenti condotti dagli americani (il  NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope e l’Alpha Magnetic Spectrometer)  hanno  registrato un eccesso di emissioni di raggi cosmici «che, secondo alcuni, potrebbe essere la prova dell’esistenza di un certo tipo di particelle di materia oscura che collidono e si annichiliscono a vicenda».

Dopo il Planck abbiamo bisogno di dare un’altra risposta ai risultati di quegli esperimenti, dice l'agenzia francese in conclusione ad un comunicato. In altre parole, i raggi “in più” deriverebbero da collisioni fra particelle di materia oscura che, nel distruggersi a vicenda, liberano la loro energia.

Agenzia Spaziale Europea

E questa sarebbe una scoperta interessante se, come ha riferito Neal Weiner, teorico delle particelle alla NY University, il fatto stesso che le particelle all’origine dei raggi continuino ad annichilirsi a vicenda non diminuisse ulteriormente «la già minima possibilità di scoprire cosa è la materia oscura».

Fortunatamente Plank è venuto in soccorso alla scienza fornendo altri candidati al ruolo di materia oscura. Si tratta di particelle appartenenti al già misterioso clan dei neutrini, che fino ad ora risultava composto di tre sole famiglie, mentre Plank ha fatto sapere - o per lo meno ha insinuato - che ce ne potrebbe essere un’altra, quella dei neutrini detti sterili. Come i muli, verrebbe da dire, pensando che i membri di questo quarto insieme siano prodotti da incroci fra gli altri tre. Ma l’antropomorfizzazione dell’universo ha dei limiti e quest’ultima cosa sia come non detta.

Ma c’è dell’altro. Nel corso dell’ultimo anno, dopo il riconoscimento tributato ad Andrei Linde per la sua teoria relativa alla “neonatalità” dell’universo, gli astronomi che avevano “fotografato” i primi istanti dopo il Big Bang si erano trovati in mano l’immagine «di increspature dello spazio-tempo conosciute come onde gravitazionali».

Sono passati solo pochi mesi e adesso i dati inviati da Planck consentono addirittura la mappatura della polarizzazione delle microonde originarie: cosa che permette di osservare cosa stava succedendo nell’universo addirittura un trimilionesimo di un trimilionesimo di un trimilionesimo di secondo dopo il Bang iniziale, e di vedere - per così dire - all'opera interazioni fra forze che, fino ad ora, potevano soltanto essere immaginate.

Tra i risultati più avanzati di questa immaginazione c’era l’idea - nota come “inflazione dell’universo” - secondo la quale dopo il botto iniziale ci sarebbe stata una diffusione di energia e di materia che avrebbe dato luogo alle regolarità numeriche e alle forme geometriche presenti in ogni parte dello spazio.

Ebbene, adesso sembra di poter capire che oltre alle forme precedenti l’esplosione ha lasciato (o generato, a seconda di come si osservano) delle specie di vortici di microonde in forma di cavatappi (o di Chioma di Berenice, i piccoli tornados che si creano alle estremità delle ali degli aerei) chiamati tecnicamente B-modi: essi sarebbero all’origine di ogni forma di polarizzazione. Comprese quelle che si osservano, talora, su alcune lenti da sole o su alcuni vetri antiriflesso. Questo confermerebbe una scoperta fatta in marzo da un gruppo di astronomi americani col radiotelescopio Bicep2 e conclusasi con l’ipotesi secondo la quale la polvere interstellare e le microonde risulterebbero tra loro legate appunto da campi che hanno la forma del cavatappi debole di cui sopra.

Era un’ipotesi, allora, perché Bicep2 poteva rilevare soltanto una frequenza radio. Plank può rilevarne nove: la differenza fra quel che può fare un registratore e le possibilità di una radio.

E dato che già i dati di settembre provenienti da Plank indicavano la presenza di queste chiome in cui si avvitava la polvere stellare, i team di Bicep2 e Plank decisero di procedere insieme per cercare di capirne di più: i vortici, infatti, sarebbero in grado di fornire parecchie informazioni sulla forma della gravitazione primitiva, quella di trilionesimi, di trilionesimi eccetera.

Non solo. Perché, come spesso accade, capire una cosa significa anche capire come funziona il suo contrario. E dunque la mappa della polarizzazione che Planck ha permesso di realizzare potrebbe rivelarsi utilissima anche a chi volesse cercar di entrare nel funzionamento della gravitazione non soltanto nella materia (e nell’energia) che ci sono note (per così dire) ma nella materia oscura che si aggirava per l’universo quando era già in età da asilo, ossia a due o tre miliardi di anni dal primo vagito.

Per fare questo - hanno detto a Ferrara, ma la cosa era già stata ipotizzata - bisognerebbe disporre di un termometro spaziale in grado di segnare le temperature di una decina delle famose trecce, o tornados gravitazionali.

Non sono problemi semplici, come si vede. E fa sorridere che il giornalista del NYTimes concluda il suo lavoro citando David Spergel, un veterano di queste ricerche, che avendo notato che la data di pubblicazione dei risultati del lavoro congiunto Plank/Bicep2 viene continuamente rimandata (prima in settembre, poi novembre, poi gennaio 2015) ha suggerito di applicare a questo campo un acronimo usato dalla NASA quando deve ritardare un suo lancio: NET, che significa: “Non prima di”. Ovvero: “di sicuro dopo”.