Spettri sempre più dettagliati

Nel documento precedente abbiamo  spiegato le caratteristiche attese dallo spettro in frequenza dell radiazione cosmica di fondo.

Vediamo ora cosa hanno mostrato le analisi effettuate sulle misure raccolte attraverso le diverse missioni spaziali.

La figura qui a fianco riporta i risulati raccolti da COBE: come spiegato in precedenza la risoluzione di COBE , dell'ordine dei 7° , non era sufficiente per poter ricostruire una curva sufficientemente precisa dello spettro. Ma a dispetto di tutte le sue limitazioni COBE aveva fatto quello che hanno sempre fatto tutti i pionieri: aveva aperto una pista, aveva dato fiducia a uan intera comunità di scienziati che si poteva continuare su quella strada. Le anisotropie cercate c'erano, il quadro concettuale era corretto. Ora che c'era una mappa grossolana del territorio era venuto il momento di mettersi a lavorare seriamente sui dettagli.

Già le misure di COBE erano sufficienti per escludere altri modelli cosmologici alternativi che prevedevano un andamento dello spettro completamente diverso da quello messo in luce dalle misure. Proprio questa prima conferma, seppur grossolana della validità del modello dell'Universo inflazionario, portò il mondo scientifico a progettare e realizzare le successive missioni spazial, con risoluzione sempre migliore. 

Gli anni '90 furono un periodo di attività febbrile senza precedenti nella storia della cosmologia.

Essendo difficile ottenere i fondi per un'altra missione spaziale immediatamente dopo COBE, tutti gli sforzi si concentrarono sulla realizzazione di esperimenti economicamente meno onerosi ma non per questo con minori ambizioni scientifiche o meno complicati da realizzare. Lo scopo era chiaro: assicurarsi le immagine del fondo cosmico più nitide e con maggiori dettagli con la speranza di essere i primi ad evidenziare la presenza di quei picchi armonici che nel frattempo i colleghi teorici collegavano con sempre maggior precisione ai valori dei parametri cosmologici.

NEl 1998 due esperimenti da pallone primeggiavano a livello internazionale in quanto a capacità tecnologiche : BOOMERANG , realizzato da ricercatori capeggiati da Andrew Lange del Californian Institute od Technology e da Paolo de Bernardis dell'Università "La sapienza" di Roma e MAXIMA, guidato da Paul Richards dell'Università della California a Berkeley.
Grazie a questi due esperimenti per la prima volta si acquisì un'immagine della struttura ad alta risoluzione della CBR sebbene limitata ad una piccola porzione di cielo. Quando le immagini furono analizzate con la dovuta precisione e fu estratto lo spettro delle variazioni di intensità i dati mostravano chiaramente la posizione del primo picco, che cadeva esattemente nel punto previsto dalla teoria nell'ipotesi che l'Universo fosse piatto. Come vedremo poi infatti posizione e altezza dei diversi picchi sono legati ad importanti caratteristiche dei diversi modelli cosmologici e permettono dunque di discriminare quello corretto. Il 27 Aprile del 2000 una delle più autorevoli riviste scientifiche, la britannica "Nature" aveva in copertina l'immagine ottenuta con Boomerang e, al suo interno un articolo annunciava "Un universo piatto dalle mappe ad alta risoluzione della radiazione cosmica di fondo".

Il 30 Giugno 2001 viene lanciato dalla NASA WMAP il secondo satellite dedicato allo studio della CBR che misurerà con alta precisione non solo porzioni di cielo come avevano fatto Boomerang e Maxima ma l'intera volta celeste. I dati di WMAP ricostruiscono lo spettro delle fluttuazioni di temperatura della radiazione con grande precisione, confermando il primo picco nella posizione rilevata dalle precedenti misure ed evidenziando molto chiaramente anche la presenza di un secondo picco. L'accuratezza a frequenze più alte non è ancora tale da rivelare le armoniche successive.

Per raffinare ulteriormente lo spettro ed evidenziare tutti i picchi successivi dovremo aspettare il satellite europeo Planck , lanciato nel mese di Maggio del 2009, che ha restituito lo spettro mostrato qui sotto.
Con Planck sono state misurate le frequenze di tutti i picchi acustici e questo ha permesso , come vedremo poi, di determinare con grande accuratezza il valore delle più importati costanti cosmolgiche
Cinquant'anni di studi della radiazione cosmica di fondo, culminati con le misure di Planck, hanno segnato l'ingresso della cosmologia nell'era della precisione.




Fonte: A. Balbi, "La musica del Big Bang" , Springer editore
Sito ufficiale di Planck : http://www.satelliteplanck.it/