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Tu sei qui: Home Campi di Attivita' Galassie e Cosmologia La struttura dell'universo a grande scala Redshift Surveys di Galassie

Redshift Surveys di Galassie

La caratterizzazione della struttura a grande scala dell’Universo si basa in modo preponderante sulla misura del redshift di grandi campioni di galassie, cioè sulla ricostruzione tridimensionale della distribuzione degli oggetti luminosi grazie alla relazione tra distanza e spostamento verso il rosso delle righe spettrali (causata dall’espansione dell’Universo). Questo filone di ricerca ha conosciuto uno sviluppo esponenziale dalla fine degli anni ’70 del secolo scorso, fino ad arrivare alla Sloan Digital Sky Survey (SDSS), che ha misurato il redshift di un milione di galassie fino a distanze di qualche miliardo di anni luce attorno a noi, ricostruendo la struttura su grande scala in quello che ormai viene considerato l’ “Universo locale”, a redshift z<0.2. Nel contempo, questi grandi campioni di galassie hanno permesso di stabilire con grande precisione le proprietà tipiche delle popolazioni galattiche (luminosità, colori, masse, morfologie) e di collegarle alla distribuzione della materia oscura, che invece domina nella costruzione dello scheletro cosmico. In questo scenario le galassie si formano per raffreddamento e contrazione della materia barionica (quella a noi familiare) entro le buche di potenziale (aloni) create dalla materia oscura fredda. La teoria è in grado di fornire predizioni molto precise e robuste sulla densità media e sulle proprietà di disomogeneità (clustering) degli aloni di materia oscura, proprietà che dipendono dai parametri cosmologici fondamentali. Per ricavare dei vincoli sui valori di questi parametri, la teoria deve essere collegata alle osservazioni della materia barionica, l’unica a noi visibile grazie alla radiazione che emette alle varie lunghezze d’onda e che noi raccogliamo con i nostri telescopi da terra e dallo spazio.

Negli ultimi dieci anni la comunità italiana ha svolto un ruolo sempre più importante nelle redshift survey profonde, ovvero grandi campioni spettroscopici spinti verso le epoche più remote dell’Universo, per studiare non solo la distribuzione e le proprietà delle galassie, ma anche e soprattutto la loro evoluzione nel tempo. Il contributo in questo campo è iniziato con la costruzione all’inizio degli anni 2000 da parte di un consorzio italo-francese dello spettrografo VIMOS, installato al Very Large Telescope (VLT) dell’ESO in Cile. Con VIMOS sono state completate due delle maggiori survey profonde attualmente esistenti, VVDS e ZCOSMOS, che hanno misurato redshift per campioni di alcune decine di migliaia di galassie e nelle quali il contributo della comunità italiana è stato preponderante. L’eredità di questi progetti è stata raccolta due anni fa dalla nuova survey a guida italiana denominata VIPERS (VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey), che, sempre usando VIMOS, arriverà a misurare 100,000 redshifts ad un’epoca in cui l’Universo aveva circa metà della sua età attuale, esplorando un volume paragonabile a quello già esplorato localmente. VIPERS produrrà nei prossimi 3 anni misure senza precedenti del clustering delle galassie e dei parametri cosmologici che regolano la crescita delle strutture, con precisione simile a quanto fatto finora nell’Universo locale. La capacità di proporre con successo e gestire un progetto di questo genere da parte di gruppi di ricercatori italiani è stata resa possibile da due fattori fondamentali. Da un lato, la conquista durante gli ultimi dieci anni di un ruolo di leadership nei campi della cosmologia osservativa e dell’evoluzione delle galassie. Dall’altro, lo sviluppo delle competenze specifiche e delle infrastrutture necessarie per calibrare, analizzare e archiviare in modo ottimale queste grandi moli di dati astronomici. È questa somma di competenze tecniche e scientifiche che hanno permesso ai medesimi gruppi di ricerca italiani, insieme ad analoghi gruppi di ricerca europei, di proporre all’ESA la realizzazione del satellite per la cosmologia EUCLID, attualmente nell’ultima fase di studio che precede la fase di realizzazione. EUCLID si propone di ricoprire l’intero cielo extragalattico simultaneamente con immagini ad alta risoluzione nel visibile e nell’infrarosso e con una survey spettroscopica infrarossa, misurando il redshift di più di 50 milioni di galassie. Lo scopo è utilizzare rispettivamente misure di lensing gravitazionale e di clustering delle galassie per tracciare la distribuzione della materia oscura e luminosa nello spazio e nel tempo, arrivando a risolvere il mistero delle componenti oscure dell’Universo. Non c’è alcun dubbio che progetti come VIPERS e EUCLID pongono l’Italia alla frontiera di questo tipo di studi, che fino ad una diecina di anni fa erano appannaggio essenzialmente della comunità anglosassone (USA e UK).