L’idrogeno rivelato a 4,5 miliardi di anni fa

Un segnale radio emesso circa 4,5 miliardi di anni fa ha fornito nuove informazioni sulla struttura dell’universo, grazie a un’importante misurazione effettuata dalla collaborazione internazionale MeerKlass. L’osservazione, pubblicata di recente sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ha permesso di mappare la distribuzione dell’idrogeno su scale cosmologiche, un passo cruciale per comprendere l’espansione dell’universo e i modelli di gravità e energia oscura.

Un’osservazione inaudita

La misurazione dell’idrogeno neutro, emittente un segnale radio a 21 centimetri, ha permesso di ricostruire la rete cosmica lungo la quale si organizzano le galassie. Questo risultato, ottenuto grazie al radiotelescopio MeerKat in Sudafrica, rappresenta un’innovazione nella tecnica di mappatura d’intensità, che permette di raccogliere l’emissione complessiva di molte galassie, anche quando singoli oggetti non sono distinguibili. L’obiettivo del progetto è costruire mappe tridimensionali di grandi volumi del cosmo, in grado di raccontare come si sono formate le strutture e come l’universo si è espanso nel tempo. «È come cercare di ascoltare una conversazione sussurrata durante un concerto», ha commentato Isabella Paola Carucci, sottolineando la complessità del processo di isolamento del segnale. La tecnica utilizzata ha analizzato osservazioni raccolte nel 2021 su circa 236 gradi quadrati di cielo, corrispondenti a un periodo in cui l’universo aveva poco più di nove miliardi di anni.

Un lavoro di squadra internazionale

La misurazione ha richiesto dieci anni di lavoro paziente da parte di ricercatori distribuiti in sette paesi e tre continenti. Tra i principali contribuenti italiani, si segnala il ruolo di Matilde Barberi-Squarotti (Università Statale di Milano), Stefano Camera (Università di Torino) e Isabella Paola Carucci (Inaf – Osservatorio Astronomico di Trieste). La collaborazione ha sfruttato le 64 antenne di MeerKat come telescopi indipendenti, una modalità adatta a osservare rapidamente ampie porzioni di cielo. L’analisi ha raggiunto un rapporto segnale-rumore di 6,2, superando una serie di verifiche di robustezza.

«Questo risultato rappresenta una pietra miliare nell’affermazione della mappatura d’intensità a 21 centimetri come nuovo strumento per la cosmologia», ha commentato Mário Santos, responsabile scientifico del progetto MeerKlass. L’importanza del lavoro è ulteriormente sottolineata dal fatto che la misura è stata ottenuta solo dalle mappe radio dell’idrogeno, senza ricorrere a cataloghi esterni di galassie, rafforzando le prospettive di utilizzo della tecnica come strumento autonomo per la cosmologia.

Il lavoro ha anche dimostrato l’importanza del South African Radio Astronomy Observatory (Sarao), che ha costruito e gestisce MeerKat, contribuendo a superare le numerose difficoltà incontrate durante il progetto. Il programma prosegue con la raccolta di dati per osservare epoche ancora più lontane, con l’obiettivo di esplorare un volume dell’universo oltre mille volte superiore a quello utilizzato per questa misura. Il lavoro prepara inoltre il terreno per le future indagini cosmologiche dello Ska Observatory, di cui MeerKat è un precursore.