Come funziona la scienza: JKCS 041 e l'infanzia dell'universo

Questo post partecipa alla 29.ma edizione del Carnevale della Fisica di Marzo 2012 ospitato da Marco Casolino

Nel 2009 venne scoperto l'ammasso di galassie più lontano⁽¹⁾. JKCS 041 è stata scoperta da Stefano Andreon e dai suoi colleghi Maughan, Trinchieri, Kurk⁽²⁾. L'ammasso, scoperto esaminando i dati delle emissioni X provenienti dal telescopio Chandra:

ha riservato, però, anche una nuova interessante sorpresa⁽³⁾: il suo redshift, da calcoli successivi, è risultato essere di circa 2.2, ovvero si è formato circa 10 miliardi di anni fa, quando l'universo aveva un'eta di circa 1/4 di quella attuale. Il fatto non sarebbe così sconvolgente, se non fosse per un fatto: fino alla determinazione effettiva dell'età dell'ammasso, si riteneva che ammassi così ben formati come il JKCS 041 non potessero esistere in tempi così vicini al Big Bang.
Ovviamente questa scoperta ha scatenato una serie di ipotesi collaterali, come ad esempio l'ipotesi che l'universo non solo sia più vecchio degli attuali 13 miliardi di anni, ma che addirittura non sia originato da alcun Big Bang. E' una ipotesi molto in voga tra i creazionisti, ad esempio, raccontava questa mattina Stefano in Osservatorio a margine dell'intervista che ha fatto sull'argomento a Spacelab, trasmissione di approfondimento scientifico di RaiNews24. Insieme a lui, come vedrete tra poco nel filmato, c'era anche Stefano Sandrelli, sempre da Brera, che ha raccontato altre informazioni astronomiche, come ad esempio cosa è e come viene utilizzato in astronomia il redshift.
Dell'intervista che, nello specifico, è stata fatta ad Andreon, però, vorrei estrarre alcuni passaggi, dove il grassetto coincide con le domande del giornalista:

(apod)

Se questo ammasso di galassie è più antico di quanto non dovrebbe essere allora, sempre riferito al bambino, potrebbe tutto l'universo essere nato prima?
No probabilmente e semplicemente abbiamo delle approssimazioni negli studi, nelle teorie che ci permettono di dire quando ci aspettiamo di vedere certe cose. Dobbiamo soltanto rivedere le approssimazioni fatte, migliorarle e trovare quale era l'elemento della teoria che non era perfettamente a posto e risincronizzare. Difficilmente una osservazione così falsifica l'intero paradigma cioè l'universo di 13 miliardi di anni.

E poi, Andreon, io devo fare lo scettico blu⁽⁴⁾ e quindi questa domanda gliela faccio comunque: non è che per caso avete sbagliato qualcosa nei vostri conti? Sbagliare è possibile. Abbiamo rifatto i conti. Abbiamo evidenze indipendenti. Non abbiamo la prova provata; in astronomia non c'è quasi mai e qui meno ancora perché stiamo parlando di oggetti al limite delle possibilità dei più grandi telescopi esistenti diciamo che salvo errori non dovrebbero esserci... Insomma: è abbastanza certo. Ci sono evidenze indipendenti, con dati indipendenti, che l'oggetto è veramente ai limiti dell'universo conosciuto, almeno per quanto riguarda gli ammassi di galassie.

E allora che cosa bisogna fare? Modificare la teoria? In questi casi si riparte a trovare un modello che permetta di spiegare questa nuova scoperta.
Esattamente. Si tratta di capire quale è il pezzo che non funziona bene e migliorare quella parte della teoria.

Ciò che vorrei enfatizzare, al di là dello specifico dell'informazione, è come dalle risposte di Stefano emerga il modo usuale di operare della scienza, che avanza per teorie che predicono qualcosa, a volte facendo approssimazioni (perché non sempre si possono concludere i calcoli analitici precisi), che poi verranno verificate dalle osservazioni. Se poi queste divergono dalle previsioni, ecco che arriva del nuovo lavoro peri i teorici, a caccia dell'errore e del modo di correggerlo, magari semplicemente provando a calcolare le approssimazioni di ordine superiore.
Vi lascio, però, ora all'intervista integrale, pubblicata dalla Rai su Youtube:

Dal sito ufficiale di Chandra, infine, eccovi un giretto fatto nei dintorni dell'ammasso, utilizzando le foto scattate (e opportunamente modificate) dal telescopio:

(1) Chandra Press Release
(2) Andreon, S., Maughan, B., Trinchieri, G., & Kurk, J. (2009). JKCS 041: a colour-detected galaxy cluster at z ~ 1.9 with deep potential well as confirmed by X-ray data Astronomy and Astrophysics, 507 (1), 147-157 DOI: 10.1051/0004-6361/200912299 (arXiv)
(3) Andreon, S., & Huertas-Company, M. (2010). Red sequence determination of the redshift of the cluster of galaxies JKCS 041: ~ 2.2 Astronomy & Astrophysics, 526 DOI: 10.1051/0004-6361/201015610 (arXiv)
(4) Lo Scettico blu è una espressione che viene da una canzone degli anni Venti il cui protagonista era un uomo ormai disilluso dall'amore (via Yahoo Answers). A tal proposito, poi, ho anche scovato questo sulla Treccani:

scettico blu, riferito a persona che assume con ostentazione, per posa, atteggiamenti da uomo vissuto e disincantato (alteraz. del titolo della canzone Scettico blues, divenuto popolarmente e correntemente scettico blu nell'interpretazione di cantanti del varietà degli anni '20 del Novecento).

A proposito della canzone, ho anche trovato una cover del 1965 ad opera dell'attrice e cantate Milly. Sulla wiki abbiamo, poi, il testo completo e una breve storia delle altre interpretazioni.