Lo scorso novembre un gruppo di astrofisici dell’Università Yonsei (Corea del Sud), guidato da Young-Wook Lee, pubblicò uno studio su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ripreso anche qui su Media Inaf, nel quale si sosteneva che l’universo fosse già entrato in una fase di espansione rallentata almeno un miliardo di anni fa. Un’affermazione che, se confermata da successivi studi, avrebbe portato a una crisi del modello cosmologico standard Lambda-Cdm, che descrive un universo in espansione accelerata guidata dall’energia oscura. Ora però uno studio guidato da Phil Wiseman dell’Università di Southampton sembra aver scongiurato la crisi: l’articolo che riporta i risultati, pubblicato la settimana scorsa su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, conferma infatti l’espansione accelerata.

In particolare, lo studio si è basato sull’osservazione delle supernove di tipo Ia, utilizzate come candele standard per misurare le distanze cosmologiche grazie all’andamento standardizzabile della loro curva di luce. Misurando anche lo spostamento verso il rosso della luce osservata, è possibile ottenere la velocità di espansione in corrispondenza di diverse distanze spazio-temporali ed evidenziarne così l’accelerazione. Nel 1998, proprio grazie all’osservazione delle supernove di tipo Ia, Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam Riess scoprirono l’espansione accelerata dell’universo, risultato che valse loro nel 2011 il premio Nobel per la fisica.

Questa immagine combina i dati provenienti da quattro telescopi spaziali per offrire una visione multibanda di ciò che resta di RCW 86, il più antico esempio documentato di supernova. Crediti raggi X: Nasa/Cxc/Sao & Esa; Infrarossi: Nasa/Jpl-Caltech/B. Williams (Ncsu)

«Affermazioni straordinarie richiedono verifiche particolarmente accurate», dice Riess, che, insieme a Schmidt, è anche fra i coautori del nuovo studio condotto da Wiseman. «Quello che abbiamo riscontrato è che, quando calibriamo queste supernove tenendo conto dei diversi ambienti che le ospitano e delle diverse popolazioni, le prove a sostegno dell’accelerazione cosmica rimangono straordinariamente coerenti».

Secondo lo studio del 2025 del team sudcoreano, infatti, con l’avanzare dell’età dell’universo le supernove Ia presentano luminosità massime diverse: questo indurrebbe gli astronomi a ritenere – erroneamente, stando agli autori del precedente articolo – che l’universo stia accelerando mentre in realtà starebbe rallentando. Lettura ora contestata dal team guidato da Wiseman, che ha individuato un errore nel modo in cui veniva stimata l’età delle stelle: in particolare, i risultati dello studio di novembre partivano dal presupposto – errato – che l’età di una galassia fosse la stessa dell’età della stella esplosa in supernova. Non solo: gli autori del nuovo articolo contestano allo studio sudcoreano il fatto di non tenere conto della massa delle galassie ospiti, una correzione standard utilizzata nella cosmologia moderna per dimostrare l’accuratezza.

«Le misurazioni precedenti, ampiamente accettate, erano in realtà corrette e la nostra attuale comprensione del destino dell’universo rimane solida», sostiene Wiseman. «Fortunatamente abbiamo scongiurato questa crisi, ma rimane il mistero sul perché il tasso di espansione dell’universo continui ad accelerare. Avendo dimostrato che le nostre misurazioni sono corrette, possiamo ora tornare a cercare di capire cosa sia effettivamente questa energia oscura, piuttosto che chiederci se esista davvero».

Anche se la crisi pare scongiurata, il fatto che teorie e osservazioni precedenti vengano messe in discussione è fondamentale per la scienza, sottolinea un altro fra i coautori del nuovo studio, Mark Sullivan, dell’Università di Southampton: «È così che si compiono progressi. Sebbene quest’idea non si sia rivelata corretta, ha aperto nuove vie di pensiero su come esplodono le supernove e su come possiamo misurare l’energia oscura in modo più accurato».

«Recentemente ci siamo concentrati molto sull’astrofisica delle esplosioni e su come queste influenzino la cosmologia», conclude Brodie Popovic, coautore dello studio. «Questa è stata una buona occasione per tornare indietro e rivedere tutte le nostre ipotesi: a quanto pare, sì, comprendiamo davvero questi fenomeni e ne teniamo conto nelle nostre misurazioni cosmologiche».

Per saperne di più:

• Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Still accelerating: type Ia supernova cosmology is robust to host galaxy age evolution” di Phil Wiseman, Brodie Popovic, Mark Sullivan, Adam G. Riess, Dan Scolnic, Rebecca C. Chen, Tamara M. Davis, Lluís Galbany, Isobel M. Hook, Saurabh W. Jha, Lisa Kelsey, Yukei S. Murakami, Mickaël Rigault, Benjamin M. Rose, Brian Schmidt, Mat Smith e Maria Vincenzi

Wasp-121b è un esopianeta gioviano ultra-caldo situato a 858 anni luce dalla Terra nella costellazione della Poppa. Un team di astronomi guidati da Cyril Gapp, studente di dottorato al Max Planck Institute for Astronomy (Mpia) di Heidelberg, in Germania, ha rilevato un’asimmetria nell’assorbimento della luce infrarossa proveniente dalla sua stella madre Wasp-121, filtrata parzialmente attraverso l’atmosfera del pianeta durante il transito. Questo fenomeno è stato interpretato dai ricercatori come il risultato di temperature e composizioni chimiche non uniformi nell’atmosfera di Wasp-121b. Lo studio, pubblicato questa settimana su Nature Astronomy, è stato realizzato analizzando i dati ottenuti dallo strumento NirSpec di Jwst, spettrografo nel vicino infrarosso.

Rappresentazione artistica dell’esopianeta Wasp-121b. Crediti: Patricia Klein e Mpia

«Grazie alla sua qualità osservativa senza precedenti, Jwst ci offre le immagini più dettagliate mai ottenute finora dei pianeti lontani: misurando come cambia l’assorbimento della luce stellare mentre Wasp-121b ruota, analizziamo la sua atmosfera longitudine per longitudine», spiega Gapp. Oltre a una leggera riduzione generale della luminosità verso la fine del transito, è stato osservato anche un aumento del segnale del monossido di carbonio che sembra essere un effetto termico, non correlato a un aumento delle molecole di monossido di carbonio. Il risultato più interessante è che, al contrario, la quantità di acqua nell’atmosfera sembra diminuire, segnale interpretato dagli astronomi come una reale diminuzione delle molecole d’acqua. Le temperature nell’alta atmosfera di Wasp-121b sono sufficientemente elevate da scindere le molecole d’acqua nei loro costituenti: questo risultato conferma l’esistenza di venti caldi che riscaldano la regione “serale”. Questa zona, infatti, assorbe più luce infrarossa rispetto al lato “mattutino”, in accordo con la visione comunemente accettata secondo cui venti potenti trasportano calore intenso dal giorno alla notte. I venti caldi seguono la rotazione del pianeta verso est, riscaldando la zona serale; con l’aumento delle temperature, questa regione si espande, aumentando la sezione trasversale del pianeta e permettendogli di assorbire più efficacemente la radiazione stellare.

«Wasp-121b è particolarmente estremo: le temperature medie nell’emisfero diurno si aggirano intorno ai 2770 kelvin, mentre quelle nell’emisfero notturno si avvicinano ai 1000 kelvin», spiega il coautore Tom Evans-Soma dell’Università di Newcastle, in Australia.  L’esopianeta è infatti in rotazione sincrona con Wasp-121: il suo periodo di rotazione è uguale al periodo di rivoluzione intorno alla stella. La conseguenza di questo fenomeno è che Wasp-121b ha un emisfero caldo costantemente rivolto verso la stella e un emisfero opposto più oscuro e freddo. Durante il passaggio davanti alla stella, il pianeta ruota leggermente, raggiungendo circa 30 gradi di rotazione durante un transito completo. Questo ha permesso agli astronomi di osservare le due differenti zone dell’atmosfera: quella che guida l’orbita (leading), corrispondente al lato del mattino, e quella che segue (trailing), corrispondente al lato della sera.

Vista dall’alto dell’orbita dell’esopianeta Wasp-121b attorno alla sua stella. La rotazione del pianeta è sincronizzata con la sua orbita; di conseguenza, il pianeta presenta costantemente lo stesso lato alla stella, creando così un lato diurno e uno notturno ben distinti. Le zone di transizione tra questi due emisferi sono le regioni del mattino e della sera. Crediti: Mpia

Per verificare le temperature misurate, che potrebbero causare un’espansione locale, gli astronomi hanno simulato la distribuzione di calore negli strati superiori di un pianeta gassoso in base alle proprietà del pianeta e alle posizioni del pianeta e della sua stella ospite. Sebbene questi modelli atmosferici abbiano confermato l’asimmetria causata dalle variazioni spaziali di temperatura, i dati osservati hanno rivelato un’ampiezza del segnale maggiore rispetto a quanto previsto dai modelli, e per questo gli astronomi hanno ipotizzato che nella zona d’alba possano esserci meccanismi di raffreddamento che i modelli non considerano. Alcuni studi precedenti avevano suggerito la possibile presenza di nuvole, composte non da gocce d’acqua ma da minerali come i silicati. Le nuvole possono infatti schermare efficacemente la luce infrarossa emessa dagli strati gassosi caldi sottostanti, e di conseguenza le temperature appaiono più basse. Data la difficoltà nel simulare la fisica delle nuvole, della condensazione e dell’evaporazione in un ambiente dinamico, i modelli fisici comunemente applicati alle atmosfere degli esopianeti non tengono conto delle nuvole, e ciò può portare a risultati non realistici. Dopo aver modificato la simulazione per approssimare l’effetto che le nuvole hanno sulla radiazione infrarossa proveniente dagli strati più profondi, i risultati sono più coerenti con le osservazioni. Tuttavia, solo modelli più sofisticati saranno in grado di confermare con certezza la presenza di nuvole.

Gli astronomi hanno già individuato anche altri esopianeti che rientrano nell’intervallo di temperatura e nella velocità di rotazione richiesti per studiare con successo le regioni crepuscolari, in modo da costruire un campione di pianeti gassosi ultra-caldi e scoprire somiglianze e differenze tra questi mondi estremi.

Per saperne di più:

• Leggi su Nature Astronomy l’articolo “Atmospheric asymmetries in WASP-121 b revealed by rotational transits detected with JWST” di Cyril Gapp, Aurélien Falco, Thomas M. Evans-Soma, David K. Sing, Shashank Dholakia, Vivien Parmentier, Jérémy Leconte, Eva-Maria Ahrer e Guangwei Fu