Osservatori operativi in tutto il mondo stanno prendendo di mira regioni del cielo caratterizzate da una bassa contaminazione da radiazione galattica alla ricerca di impronte di onde gravitazionali cosmologiche (CGW) nate durante inflazione - misteriosa fase di espansione quasi esponenziale dello spazio nell'universo primordiale. Un nuovo studio della collaborazione POLARBEAR guidata dalla SISSA fornisce un nuovo algoritmo di correzione che consente ai ricercatori di quasi raddoppiare la quantità di dati affidabili ottenuti presso tali osservatori, aprendo così l'accesso al territorio inesplorato del segnale prodotto dal CGV prima del Big Bang .
“Secondo la comprensione attuale, subito dopo il Big Bang, l’universo era molto piccolo, denso e caldo. In 10-35 secondi si è espanso di un fattore 1030", spiega Carlo Bacigalupi, coordinatore del Gruppo di Astrofisica e Cosmologia della SISSA. “Questo processo, noto come inflazione, ha dato origine alle onde gravitazionali cosmologiche, che possono essere rilevate dalla polarizzazione del fondo cosmico di microonde rimasto dal Big Bang. L'esperimento POLARBEAR sta cercando tali segnali con il telescopio Juan Tran nel deserto di Atacama, nel nord del Cile, nella regione di Antofagasta."
L'analisi dei dati ottenuti dall'osservatorio POLARBEAR è un processo complesso in cui l'affidabilità delle misurazioni è un fattore chiave.
Negli ultimi due anni, Anto Lonappan, uno studente laureato della SISSA, e Satoru Takakura dell'Università di Boulder, in Colorado, hanno caratterizzato la qualità del set di dati esteso della collaborazione POLARBEAR, monitorando tutte le incertezze e sistematiche strumentali e fisiche conosciute. "Abbiamo implementato un algoritmo che determina l'accuratezza delle misurazioni nel 'grande punto' - un'area che si estende per circa 670 gradi quadrati nell'emisfero australe, dove la nostra sonda rileva dati coerenti con i dati di altre sonde che osservano la stessa posizione, come ad esempio poiché l'array BICEP2/Keck si trova al Polo Sud", spiegano.
Sono in arrivo grandi sviluppi dal punto di vista sperimentale. È in preparazione un sistema di tre telescopi POLARBEAR aggiornati, noto come Simons Array. L'Osservatorio Simons, un nuovo sistema di telescopi di piccola e grande apertura, inizierà a funzionare nelle vicinanze di Atacama nel 2023. Entro la fine di questo decennio, il satellite LiteBIRD volerà e una rete ampliata di osservatori terrestri situati nel deserto di Atacama e nel Polo Sud, nota come "Stage IV", completerà queste osservazioni.
"Tutti questi sforzi porteranno alla misurazione finale del CGV, rivelando allo stesso tempo le informazioni più importanti sulle componenti cosmologiche dell'energia oscura e della materia", conclude Bacigalupi. "Grazie alla missione principale della SISSA come scuola di specializzazione che prepara gli studenti a lavorare come giovani ricercatori, il nostro istituto fornisce e darà un contributo significativo per risolvere i principali compiti moderni della fisica, come quello attuale volto allo studio delle onde gravitazionali e minuscola frazione di secondo dopo il Big Bang”.
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