Dipartimento di Fisica

Gli scienziati dell’esperimento Planck hanno pubblicato ieri i risultati di una analisi dei dati raccolti dallo strumento ad alta frequenza (HFI), al quale il team del dipartimento di Fisica di Sapienza coordinato da Paolo de Bernardis ha dato un contributo fondamentale

L’analisi dei dati di HFI dimostra che l’emissione di onde elettromagnetiche da parte di tenui nubi di polvere interstellare, costituite dai granelli di materiale solido dispersi nella galassia al termine dell’evoluzione delle stelle, ha un leggero grado di polarizzazione.
Questo effetto nel cielo non è mai nullo, anche se esistono regioni in cui esso è minimo. La scoperta mette in discussione i dati finora raccolti sulla polarizzazione del fondo cosmico, considerata una traccia dell’ipotetico processo di inflazione cosmica, cioè della rapidissima espansione che avrebbe originato l’intero universo osservabile oggi a partire da una minuscola frazione dell’universo primordiale.
Le emissioni polarizzate della polvere di stelle, ineliminabile, infatti si sovrappongono e contaminano la debolissima emissione polarizzata del fondo cosmico di microonde. Gli esperimenti precedenti, come BICEP2, non erano in grado di distinguere tra le emissioni polarizzate dovute alla polvere interstallare e le emissioni polarizzate del fondo cosmico, dovute all’ inflazione cosmica. Grazie ad HFI, sensibile a una frequenza di 353 GHz, è stato possibile misurare l’emissione della polvere inerstellare e stabilire che essa è presente in modo diffuso in tutto il cielo, anche dove erano state eseguite le precedenti misure.
La sofisticata apparecchiatura è stata finanziata in Italia dall’Agenzia Spaziale Italiana e costruita da una ampia collaborazione internazionale.

Le tappe della scoperta
Planck ha lavorato dallo spazio profondo, quindi senza limitazioni prodotte dall’atmosfera terrestre, e ha osservato il cielo simultaneamente a 9 frequenze, coprendo sia frequenze in cui è dominante l’emissione del fondo di microonde, sia frequenze in cui è importante l’emissione della nostra galassia. Quindi può stabilire esattamente se un segnale ha lo spettro del fondo cosmico di microonde oppure quello della polvere interstellare. Nel marzo scorso invece i ricercatori dell’esperimento BICEP2 avevano osservato ad una sola frequenza, 140 GHz, e, interpretando i dati disponibili all’epoca, conclusero che il segnale registrato era troppo forte per essere dovuto alla polvere interstellare, e lo interpretarono come risultato delle onde gravitazionali primordiali prodotte durante il processo di inflazione cosmica.
I dati pubblicati ieri dal team di Planck dimostrano che questa conclusione non è corretta. Nella regione osservata da BICEP2, l’emissione polarizzata della polvere interstellare misurata da Planck è sufficientemente intensa da rendere conto di buona parte di quanto misurato da BICEP2. Il gruppo di BICEP2 sta eseguendo ora misure a una frequenza di 95 GHz, dove l’atmosfera terrestre è più trasparente, e dove l’emissione interstellare è più debole; il team di Planck invece sta completando l’elaborazione dei dati raccolti su tutto il cielo, per produrre la propria stima dell’eventuale segnale dovuto alle onde gravitazionali primordiali. Questa sarà probabilmente pubblicata entro la fine di quest’anno.
In seguito saranno realizzate misure di diversi esperimenti che usano nuove tecnologie, come l’esperimento da pallone stratosferico italiano LSPE (promosso dal team di Sapienza con finanziamenti ASI e INFN), che contribuiranno a completare le osservazioni. La comunità scientifica europea impegnata nello studio del fondo cosmico di microonde sta anche proponendo all’Agenzia Spaziale Europea una nuova missione spaziale, chiamata COrE+.
Il gruppo di ricerca della Sapienza è composto dai fisici Paolo de Bernardis, Silvia Masi, Francesco Piacentini, Luca Pagano, Alessandro Melchiorri.

Info
Paolo de Bernardis Dipartimento di Fisica, Sapienza
T (+39) 06 49914271