Nuova luce sulla materia oscura

Perché i risultati di questo studio sono così straordinari?
Abbiamo utilizzato una tecnica speciale per mappare la materia oscura nell'universo. L'universo attuale è composto solo per il cinque per cento da materia ordinaria. La materia oscura, invece, costituisce il 25 per cento e l'energia oscura addirittura il 70 per cento. Queste due componenti oscure sono ancora un mistero e contengono alcune delle domande più pressanti della fisica di base di oggi. L'esperimento DES utilizza un fenomeno chiamato lensing gravitazionale. Questo ci permette di individuare le due componenti oscure.

Come funziona?
Poiché la materia oscura non emette luce, è invisibile. Tuttavia, avendo una massa, può essere osservata grazie alla sua gravità. Ad esempio, la materia oscura influenza le orbite delle galassie che viaggiano nelle sue vicinanze. Lo stesso effetto della gravità influenza anche la propagazione della luce. Di conseguenza, le immagini di galassie lontane appaiono leggermente distorte. Questo effetto è chiamato effetto lente gravitazionale. Ora possiamo utilizzare queste lievi distorsioni per ricostruire la distribuzione della materia oscura nell'universo.

La mappa presentata ora è la prima mappa della materia oscura?
No, ci sono già state visualizzazioni comparabili. Tuttavia, la nostra mappa copre la più grande regione contigua che sia mai stata mappata.

La mappa sembra piuttosto semplice. Qual è la sfida principale nella creazione di una mappa di questo tipo?
Questo progetto riguarda principalmente l'analisi dei dati e la modellazione. Entrambi sono molto complessi in questo caso. È inoltre molto difficile misurare l'effetto di lente gravitazionale perché l'effetto di distorsione è molto piccolo. Dobbiamo quindi misurare le forme delle galassie con molta attenzione e correggere i possibili errori causati dagli strumenti. Dobbiamo anche misurare un gran numero di galassie e le loro distanze.

Qual è il contributo del vostro collaboratore?
Chihway Chang ha collaborato in modo determinante alle analisi e alla creazione della mappa. È un onore che abbia potuto contribuire al DES in questo modo. Ne sono molto felice. Il suo risultato è anche un lavoro di squadra. Sono stati coinvolti numerosi ricercatori in tutto il mondo, come Adam Amara e Tomasz Kacprzak, giovani ricercatori che lavorano anche nel mio gruppo di ricerca.

Ci sono altri gruppi dell'ETH coinvolti nel DES?
Tre gruppi partecipano al DES, per un totale di quattro ricercatori. Marcella Carollo e il suo gruppo studiano la struttura e la morfologia delle galassie per scoprire come queste si evolvono in ambienti diversi. Il gruppo di Simon Lilly si concentra sulla misurazione delle distanze delle galassie. Il mio gruppo si occupa di questioni relative alla materia oscura, all'energia e alla gravità. Stiamo studiando l'effetto di lente gravitazionale, la formazione di strutture nell'universo e l'analisi dei dati.

Uno degli obiettivi del DES è sostenere o invalidare la teoria generale della relatività di Einstein. Questo studio fornisce già le prime indicazioni sulla direzione che potrebbe prendere?
È troppo presto per rispondere a questa domanda. Per comprendere meglio l'energia e la materia oscura e per decidere se è necessario apportare modifiche alla teoria generale della relatività di Einstein, dobbiamo analizzare molti, molti più dati. Questo ci permetterà di misurare l'effetto di lente gravitazionale in modo ancora più preciso. Solo allora saremo in grado di testare la teoria di Einstein. Questa è ancora la nostra attuale teoria della gravità ed è stata confermata più volte per il nostro sistema solare. Una possibilità è che debba essere adattata alle scale molto grandi del cosmo.

Quali sono i prossimi passi della collaborazione?
Stiamo già lavorando alle prossime pubblicazioni. Si tratta di un lavoro difficile ma entusiasmante. Lo scopo più urgente della serie di dati ora pubblicati era dimostrare che l'esperimento funziona. E funziona davvero! Ora dobbiamo estendere i nostri metodi di analisi dei dati a scale più ampie, e non sarà facile. Ad ogni ulteriore miglioramento, dobbiamo ripensare la nostra metodologia.