Una supernova che riappare offre una nuova misura dell'espansione dell'universo.

Una fotocamera cosmica sta aiutando gli astronomi a capire il tasso di espansione dell'universo.

Le immagini della supernova Refsdal sono apparse più volte nella costellazione del Leone, grazie alla luce dell'esplosione stellare che si è propagata attraverso il campo gravitazionale di un cluster di galassie. Gli studiosi hanno riportato online il 11 maggio su Science che analizzare i ritardi tra le apparizioni di Refsdal fornisce una nuova misura della costante di Hubble. Questa costante descrive la velocità con cui le galassie si allontanano l'una dall'altra mentre l'universo si espande. La nuova misura sta contribuendo al dibattito su quanto rapidamente si stia espandendo l'universo.

Le supernove sono le massicce esplosioni che si verificano alla fine del ciclo di vita di alcune stelle. Sono tra gli eventi più violenti e luminosi dell'universo. Nel 2014, l'astronomo Patrick Kelly dell'Università del Minnesota a Minneapolis ha scoperto la supernova Refsdal in immagini del telescopio spaziale Hubble.

“Invece di una singola esplosione nel cielo”, ha detto Kelly, “ne abbiamo viste quattro”. Hanno formato un pattern noto come Croce di Einstein. La croce è stata creata dalla gravità di un ammasso di galassie tra noi e Refsdal che distorce lo spazio e il tempo per creare una lente gravitazionale che devia la luce prima di arrivare a noi.

La posizione e il tempo di arrivo delle immagini che vediamo dipendono da tre cose: la distribuzione della materia nel cluster di galassie che costituisce la lente; le distanze tra la Terra, la lente e la supernova; e la costante di Hubble. L'effetto combinato sulla luce di Refsdal è così forte che nel 2014 Kelly ha previsto che un'altra immagine della supernova sarebbe stata ritardata di un altro anno. E infatti, la luce di Refsdal è riapparsa nel cielo nel 2015 (SN: 1/5/16).

I nuovi calcoli di Kelly e colleghi migliorano nettamente una misura del 2018 della costante di Hubble utilizzando le apparenze di Refsdal, ponendola a circa 66,6 chilometri al secondo per megaparsec sulla base dei modelli di lente gravitazionale che corrispondevano maggiormente alle loro osservazioni. "La meticolosa modellizzazione del sistema di lenti, insieme alle forze gravitazionali che genera, ha permesso al team di ridurre l'errore nell'elaborazione della costante di Hubble di più di un fattore due", dice l'astronoma Vivian Miranda dell'Università di Stony Brook a New York, che non è stata coinvolta nella nuova ricerca.

Le analisi che stima la costante di Hubble in altri modi non concordano bene tra di loro. Un metodo che si basa sulla luce antica rimasta dai primi giorni dell'universo suggerisce che l'universo si sta espandendo a circa 67 km/s/Mpc. Questo valore è simile a quello trovato dal gruppo di Kelly. Ma una stima dell'espansione basata sulle distanze dalle supernove in base alla loro luminosità arriva a circa 74 km/s/Mpc (SN 7/30/19).

"Il valore previsto della costante di Hubble è molto sensibile alla dinamica dell'universo, sia nel passato remoto che nel recente presente", afferma Miranda. "Se la nostra comprensione dell'universo fosse accurata, tutti i vari metodi di misurazione della costante di Hubble dovrebbero allinearsi".

Risolvere la discrepanza tra i diversi valori della costante di Hubble è cruciale per spiegare cose come l'energia oscura, che sembra stia accelerando l'espansione dell'universo (SN: 3/21/98).

Sarà necessario un'altra supernova e una lente per fare un grande passo avanti in termini di precisione rispetto allo studio di Refsdal. Un'immagine ricorrente di una supernova nella costellazione del Cetus che dovrebbe apparire nel 2037 potrebbe fare al caso (SN: 9/13/21). Nel frattempo, Kelly dice che ulteriori perfezionamenti nel modello della lente gravitazionale che ha causato le immagini moltiplicate di Refsdal potrebbero migliorare leggermente le stime della costante di Hubble.

"Questo è il primo esempio di questo tipo di misura", dice Kelly. "E prepara il terreno per misurazioni aggiuntive e una maggiore precisione", che potrebbe approfondire le conoscenze degli astronomi sul nostro universo in continua espansione.