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Un team di ricercatori dell'Università di Tokyo, in collaborazione con la rete internazionale TDCOSMO, ha sviluppato un metodo inedito e ad alta precisione per misurare la velocità di espansione dell'Universo. Questa innovativa tecnica, soprannominata il "radar della polizia per l'Universo", si propone come una soluzione potenziale all'annoso problema della tensione di Hubble e potrebbe aprire nuove frontiere nella fisica cosmologica.
Il metodo si fonda sull'analisi di eventi di lente gravitazionale forte, un fenomeno in cui galassie massicce deformano la luce proveniente da quasar distanti, generando molteplici immagini della stessa sorgente luminosa con differenti ritardi temporali. I quasar, nuclei galattici attivi alimentati da buchi neri supermassicci, emettono una luce variabile. Queste variazioni si riflettono nelle "copie" generate dalla lente gravitazionale, con sfasamenti temporali dipendenti dalla lunghezza del percorso compiuto dalla luce nello spazio-tempo distorto. Conoscendo la massa della galassia che funge da lente e la sua distribuzione nello spazio, è possibile calcolare con precisione la distanza sia dalla galassia-lente che dal quasar distante.
Questo approccio rappresenta un metodo indipendente per stimare le distanze cosmiche, alternativo alla tradizionale "scala delle distanze", basata sulla misurazione della luminosità di cefeidi e supernove di tipo Ia. Il nuovo metodo potrebbe contribuire a dirimere la questione della tensione di Hubble, ovvero la discrepanza tra i valori della costante di Hubble misurati nell'Universo vicino e quelli derivati dall'analisi della radiazione cosmica di fondo.
Utilizzando un campione di otto quasar e il nuovo metodo, il team ha ottenuto un valore per la costante di Hubble pari a 72,8 ± 3,3 km/s/Mpc, con un'incertezza del 4,5%. Questo dato concorda con le misurazioni locali (circa 73 km/s/Mpc, basate su cefeidi e supernove Ia), ma si discosta significativamente dal valore di 67,4 km/s/Mpc ricavato dai dati sulla radiazione cosmica di fondo (progetto Planck). I risultati ottenuti confermano, quindi, l'esistenza della tensione di Hubble, suggerendo che essa non sia riconducibile a errori di calcolo nella "scala delle distanze", ma rappresenti un problema reale.
Questa discrepanza potrebbe indicare la necessità di nuove teorie fisiche al di là del modello cosmologico standard ΛCDM. Il team prevede di ampliare il campione di quasar con lente gravitazionale, portandolo da alcune decine a centinaia di oggetti, grazie all'impiego di telescopi avanzati come il James Webb, Euclid e LSST. Ciò consentirà di ridurre l'incertezza delle misurazioni all'1-2% e stabilire definitivamente se la differenza tra le misurazioni precoci e tardive della costante di Hubble sia dovuta a errori sistematici o a processi fisici sconosciuti che influenzano l'evoluzione dell'Universo. La precisione di questi strumenti di nuova generazione permetterà di esplorare le proprietà delle lenti gravitazionali con un dettaglio mai raggiunto prima, aprendo nuove finestre sull'Universo primordiale e sulla distribuzione della materia oscura. Le implicazioni di questa ricerca potrebbero rivoluzionare la nostra comprensione della cosmologia e della fisica fondamentale.
