L'Universo primigenio era liscio e omogeneo, in contrasto con l'ammasso di galassie osservabile oggi. Uno dei principali obiettivi della cosmologia è di capire come queste strutture si sono formate dall'universo iniziale. Capire in che modo la gravità causa la formazione delle galassie in concomitanza con l'espansione dell'universo richiede uno studio approfondito delle interazioni tra materia ordinaria e oscura.

“Nell'universo primigenio, l'interazione tra gravità e pressione ha determinato una ragione di spazio facendo oscillare più materia ordinaria della media e generando onde molto simili a quelle concentriche che si formano quando si getta un sasso in uno stagno”, spiega il ricercatore SDSS e co-autore del lavoro Bob Nichol, un astrofisico all'Institute of Cosmology & Gravitation della University of Portsmouth (UK). “Queste oscillazione della materia sono cresciute per un milione di anni finchè l'universo non si è raffreddato abbastanza per congelarle. Quello che ora vediamo nelle mappe SDSS è la loro impronta a distanza di miliardi di anni”.

“Si possono paragonare queste impronte sonore alla risonanza prodotta dai rintocchi delle campane”, dice Idit Zehavi della University of Arizona, “gli ultimi anelli si fanno sempre più quieti e profondi nei toni mentre continuano ad espandersi. Lo stesso è accaduto all'universo. Le onde si sono fatte sempre più deboli, tanto da essere oggi rilevabili solo dagli strumenti più sensitivi”.

L'esistenza delle onde sonore cosmiche propagatesi durante il primo milione di anni della storia dell'universo fu predetta già nel 1970 e confermata per la prima volta nel 1999 quando furono rilevate tra le fluttuazioni di luce della CMB. In molti hanno suggerito l'ipotesi che queste onde sonore dovessero essere presenti anche nella distribuzione delle galassie, anche se talmente sottili da risultare di difficile misurazione. Per localizzarle, il team SDSS ha mappato più di 46.000 galassie rosse, altamente luminose, su un volume di spazio dal diametro di 5 miliardi di anni luce. Le impronte rilevate dalle mappe hanno rivelato la forma di onde di pressione sonora, dei veri e propri picchi acustici - o anche “barioni che si dimenano” come li chiamano gli scienziati – che hanno diretto la materia nel suo corso. Lo studio presentato da Eisenstein, “Detection of the Baryon Acoustic Peak in the Large-Scale Correlation Function of SDSS Luminous Red Galaxies”, è stato pubblicato sull'Astrophysical Journal del 31 Dicembre 2004.

Le stesse onde sonore sono state rilevate anche dalle analisi effettuate con il 2dFGRS. Analisi che hanno anche consentito di “pesare” l'universo con estrema accuratezza, confermando che la materia ordinaria, quella che viene chiamata “barionica”, cioè formata da barioni, le particelle elementari di cui sono formati tutti i corpi, sia celesti che terrestri, costituisce solo il 18 percento dell’universo. Tutto il resto, lo spazio vuoto, l’82 percento, è costituito da materia oscura.

Centrale in questa ricerca risulterà dunque l’investigazione della materia e dell'energia oscura, componenti ancora misteriose che, a quanto pare, dominano gli equilibri dell'universo. Le scoperte effettuate con il 2dFGRS sono state pubblicate sul “Monthly Notices” della Royal Astronomical Society.

Immagine: sdss-galaxy-distribution-map (una mappa delle galassie in una porzione dello Sloan Digital Sky Survey. La posizione della Terra è in basso, rappresentata da un immagine del telescopio SDSS all'Apache Point Observatory del New Mexico. Ogni punto marca la posizione di una galassia, come l'esempio mostrato a sinistra. Nei primi milioni di anni dopo il Big Bang, le onde sonore sono rimaste intrappolate nei gas cosmici. I ricercatori del SDSS hanno mappato le galassie per rilevare ciò che resta oggi di quelle onde sonore. Credits: Eisenstein, Sloan Digital Sky Survey.

Istituzioni scientifiche citate nell'articolo:

2dF

COBE - Cosmic Background Explorer

Monthly Notices della Royal Astronomical Society

American Astronomical Society

Sloan Digital Sky Survey

University of Arizona

Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - Cosmology

E-mail: Alessio Mannucci