L’Universo è molto più luminoso di quanto possiamo immaginare. E lo ha mostrato un recente studio condotto da un team di astronomi guidato da Marc Postman, dello Space Telescope Science Institute, che ha utilizzato la sonda New Horizons della NASA per misurare con una precisione senza precedenti la quantità totale di luce visibile generata dall’Universo.
Gli scienziati hanno sfruttato la posizione unica di New Horizons, attualmente a oltre 5.4 miliardi di chilometri dalla Terra, ben oltre l’orbita di Plutone. A questa distanza, la sonda si trova in una regione del Sistema Solare sufficientemente lontana dal Sole da offrire i cieli più bui disponibili per qualsiasi telescopio esistente. Questo ha permesso di effettuare misurazioni dirette del cosiddetto fondo ottico cosmico (Cosmic Optical Background). Ovvero, la somma di tutta la luce visibile prodotta nell’Universo.
Lo studio ha risolto un enigma che ha perplesso gli scienziati fin dagli anni ’60, quando gli astronomi Arno Penzias e Robert Wilson scoprirono che lo spazio è pervaso da una forte radiazione di microonde (CMB), un residuo del Big Bang. Da allora, gli astronomi hanno trovato prove di fondi di raggi X, raggi gamma e radiazioni infrarosse che riempiono il cielo. Tuttavia, misurare il fondo di luce “ordinaria” (visibile) si è finora rivelato estremamente difficile dalla Terra o da qualsiasi punto nel Sistema Solare interno. Questo a causa della contaminazione luminosa dovuta alla luce solare e alla polvere interplanetaria.
New Horizons che fotografa la luce cosmica
La missione New Horizons è stata lanciata nel gennaio 2006 con l’obiettivo principale di esplorare Plutone e la fascia di Kuiper. Dopo aver completato con successo il sorvolo di Plutone nel luglio 2015, la sonda ha continuato il suo viaggio verso i confini del Sistema Solare, fornendo agli scienziati un’opportunità unica per studiare questa regione remota.
La sonda è equipaggiata con diversi strumenti scientifici. Tra essi il Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), una fotocamera ad alta risoluzione che è stata fondamentale per questo studio. LORRI è stato progettato per catturare immagini dettagliate in condizioni di scarsa illuminazione, rendendolo ideale per misurare la debole luce di fondo dell’Universo.
Nell’estate 2023, da una distanza 57 volte superiore a quella tra la Terra e il Sole, New Horizons ha utilizzato LORRI per scansionare l’Universo, raccogliendo immagini da due dozzine di campi di vista separati. La fotocamera è stata intenzionalmente schermata dal Sole dal corpo principale della sonda, impedendo anche alla più debole luce solare di entrare direttamente nel sensibile dispositivo. I campi target sono stati inoltre scelti lontano dal disco luminoso e dal nucleo della Via Lattea e dalle stelle luminose vicine, garantendo così le migliori condizioni possibili per misurare la luce di fondo cosmica.
Ecco quanto è luminoso l’Universo
I risultati dello studio sono sorprendenti. Dopo aver tenuto conto di tutte le fonti di luce conosciute, come le stelle di sfondo e la luce diffusa dalle sottili nubi di polvere all’interno della Via Lattea, i ricercatori hanno scoperto che il livello rimanente di luce visibile era interamente coerente con l’intensità della luce generata da tutte le galassie negli ultimi 12.6 miliardi di anni.
La misurazione ha rivelato il valore preciso dell’intensità del fondo ottico cosmico, pari a 11.16 ± 1.65 nanoWatt per metro quadrato per steradiante. Questa unità di misura quantifica la potenza della radiazione luminosa per unità di area e per unità di angolo solido. La misura è stata effettuata alla lunghezza d’onda pivot di LORRI di 0.608 micrometri, che corrisponde alla luce visibile arancione-rossa.
Di questa intensità totale, la maggior parte è attribuibile alle galassie di sfondo conosciute, ovvero a fonti galattiche identificabili. La differenza di intensità è classificata come “intensità anomala”. Tuttavia l’incertezza è maggiore del valore stesso, il che significa che statisticamente non è significativamente diversa da zero e potrebbe essere semplicemente dovuta alle incertezze di misurazione. Quindi non ci sono altre fonti di luce di fondo sconosciute agli astronomi.
“L’interpretazione più semplice è che il fondo ottico cosmico sia completamente dovuto alle galassie” ha affermato Tod Lauer, co-investigator di New Horizons e astronomo della National Science Foundation. “Guardando al di fuori delle galassie, troviamo oscurità, e nient’altro”.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, è reperibile qui.
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