Il Big Bang è esistito: il telescopio James Webb conferma un'importante previsione trovata da Hubble

Un nuovo calcolo della costante di Hubble trovato dal telescopio James Webb conferma la previsione della prima: che rapporto ha con il Big Bang?

telescopio spaziale
JWST conferma le previsioni fatte dal telescopio Hubble sulla velocità di espansione dell'Universo. Credito: JWST/NASA.

Nel dicembre 2021 è stato lanciato il James Webb Space Telescope (JWST) nell'ambito di un progetto che mira a comprendere i primi istanti dell'universo. L'idea è che il James Webb ci permetterebbe di osservare galassie molto distanti che mostrerebbero come era l'universo nelle prime centinaia di milioni di anni. Ciò è dovuto alla capacità del telescopio di osservare le lunghezze d'onda nell'infrarosso.

Con le osservazioni di un universo così giovane, il James Webb ci permetterebbe di capire come l'universo si è evoluto in questi 13,8 miliardi di anni. Uno dei concetti più importanti è il tasso di espansione dell'universo, che indica quanto spazio-tempo si sta espandendo.

La costante di Hubble viene utilizzata per descrivere questa velocità e si basa sulla relazione tra la velocità delle galassie e la loro distanza dal sistema solare. Tuttavia, determinare con precisione il valore è una sfida nel campo dell’astronomia nota come “tensione di Hubble”.

Utilizzando i dati di James Webb, gli astronomi sono stati in grado di calcolare un'altra stima della costante di Hubble. Secondo il risultato trovato, il valore è praticamente lo stesso trovato con il telescopio Hubble lanciato con questo obiettivo negli anni '90. Questa conferma dei dati di Hubble rappresenta un passo in più verso la comprensione dell'espansione dell'universo e forse la risoluzione della attuale crisi cosmologica.

La costante di Hubble

La costante di Hubble è una misura importante in cosmologia poiché descrive il tasso di espansione dell'universo. Fu proposta dall'astronomo Edwin Hubble nel 1929 quando osservò, per la prima volta, che quanto più lontana è la galassia, tanto più velocemente si allontana da noi.

Questa è stata una delle prime osservazioni a dimostrare che l'universo si sta espandendo e ha cambiato per sempre il corso della cosmologia. La costante di Hubble è data dal rapporto tra la velocità con cui una galassia si allontana e la sua distanza dalla Via Lattea.

Anche se può sembrare semplice, misurare la costante di Hubble è una sfida attuale in cosmologia perché richiede dati molto sensibili. Per misurare la costante di Hubble vengono utilizzati vari metodi e la tecnica più conosciuta è l'uso delle supernovae Ia. Inoltre è possibile utilizzare anche lo sfondo cosmico a microonde. Tuttavia, i risultati ottenuti con metodi diversi hanno dato risultati diversi, creando una tensione nota come “tensione di Hubble”.

Crisi della teoria cosmologica

La “tensione di Hubble” fa parte di un fenomeno noto come crisi cosmologica in cui i dati osservativi divergono dai modelli teorici. Una delle principali forme di calcolo, utilizzando le supernovae, dà un risultato vicino a 73 km/s/Mpc, mentre un altro metodo noto, utilizzando la radiazione cosmica di fondo, dà 67 km/s/Mpc. Nonostante i valori vicini, la differenza è importante nei modelli cosmologici.

Ciò che colpisce è che entrambi i metodi sono accurati, ma la discrepanza persiste. Alcuni astrofisici sostengono che potrebbero esserci dei limiti nel modello cosmologico standard e altri sostengono che il problema sarebbe nei dati o nella linea di vista che abbiamo sulla Via Lattea. L'idea è che, con i nuovi telescopi, i dati continuino ad essere più precisi e la crisi cosmologica cominci a poco a poco a risolversi.

La controversia su James Webb

I risultati del JWST attirano l'attenzione perché il telescopio era già oggetto di controversia a metà del 2022. Quando furono pubblicati i primi risultati del telescopio, circolarono diversi canali e notizie sostenendo che esso aveva "confermato che il Big Bang non esisteva". Le accuse però erano errate e scaturivano da interpretazioni errate di alcuni articoli allora pubblicati. Il motivo era che i dati JWST mostravano galassie più grandi e più evolute di quanto previsto per l’universo primordiale.

Gli astronomi hanno pubblicato articoli in cui sostengono che la teoria della formazione e dell’evoluzione delle galassie deve essere rivista. Questa parte dell'astronomia è sempre stata argomento di discussione e uno degli obiettivi del JWST era quello di comprendere meglio come si sono formate le galassie all'inizio dell'universo. Nessuno dei dati ha prove che vadano contro il modello del Big Bang.

I nuovi risultati

Un articolo pubblicato di recente ha utilizzato i dati JWST sulle stelle variabili e sulle supernove di tipo Ia. Questi oggetti funzionano come "candele standard" perché la luminosità è ben descritta in teoria e misurando la luminosità apparente è possibile calcolare la distanza dell'oggetto. Il gruppo ha utilizzato queste osservazioni per eseguire un calcolo della costante di Hubble.

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Un modo per calcolare la costante di Hubble è confrontare la luminosità apparente con la luminosità nota delle supernove di tipo Ia. Credito: NASA.

I ricercatori sono arrivati ad una stima di 72,6 ± 2,0 km/s/Mpc, che è un valore molto vicino a quello ottenuto dai dati di Hubble, che stima un valore di 72,8 km/s/Mpc. Anche con il basso numero di osservazioni di supernova JWST, i risultati iniziali indicano già coerenza tra le stime di entrambi i telescopi. Questa coerenza è importante in cosmologia e si prevede che quando saranno disponibili più dati, verrà effettuato un nuovo calcolo.

Il Big Bang è esistito?

La teoria del Big Bang è la spiegazione dell'inizio dell'universo ed è stata proposta dopo diverse osservazioni che dimostrano che l'universo è in espansione. Dopo le osservazioni di Hubble negli anni '20, altre osservazioni hanno continuato a confermare la teoria del Big Bang. Una di queste è la radiazione cosmica di fondo a microonde scoperta nel 1965, che sarebbe un’eco dei primi istanti dell’universo.

Altre osservazioni, come le proporzioni di elementi come l’idrogeno e l’elio, sono coerenti con i calcoli basati sulla teoria del Big Bang. Diversi esperimenti e osservazioni precise coincidono con le previsioni di questa teoria. E anche se un’osservazione non è d’accordo, non basta per far cadere la teoria del Big Bang, perché è molto solida.

Fonti e riferimenti della notizia:

Riess et al. 2024 JWST Validates HST Distance Measurements: Selection of Supernova Subsample Explains Differences in JWST Estimates of Local H0 The Astrophysical Journal.