Calcolata la quantità di luce emessa da tutte le stelle dell’Universo: è un numero mostruoso

Galassia di Andromeda. Credit: Andrea Centini

Calcolata la quantità di luce emessa da tutte le stelle dell'Universo sin dalla sua nascita, o meglio, dall'inizio della sua espansione (il celebre Big Bang). In altri termini, è stato misurato il numero di fotoni prodotti in circa 13,7 miliardi di anni, che è risultato essere pari a 4×10⁸⁴, cioè un 4 seguito da ben 84 zeri. Per rendersi conto di quanto è “mostruosa” questa cifra, basta dare un occhio alla formula estesa:

4,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000.

A elaborare questo calcolo è stato un copioso team di ricerca internazionale, la cosiddetta Collaborazione Fermi-LAT, coordinata per questo studio dall'astrofisico italiano Marco Ajello della Clemson University (Stati Uniti). Il contributo tricolore è stato fondamentale per ottenere questo incredibile risultato, dato che sono stati coinvolti atenei e istituti di ricerca di tutto il Bel Paese: fra essi l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma “Tor ^Vergata”; l'Università di Bologna; l'Università di Padova; l'Università e il Politecnico di Bari; l'Università di Trieste e moltissimi altri.

Ma come hanno fatto Ajello e colleghi a misurare la quantità di luce emessa dalle stelle sin dal Big Bang? Naturalmente non si è trattato di un calcolo semplice; gli scienziati per raggiungere l'obiettivo hanno utilizzato i dati raccolti nel corso di nove anni dal Telescopio spaziale per raggi gamma Fermi (Fermi Gamma-ray Large Area Space Telescope) della NASA, un sofisticato strumento alla cui costruzione hanno contribuito l'Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l'INFN e l'INAF.

In pratica, il LAT equipaggiato sul Fermi è stato sfruttato per analizzare la luce emessa da oltre 700 blazar, potentissime sorgenti energetiche di raggi gamma associate ai buchi neri supermassicci, dalle quali gli scienziati possono determinare tutta la radiazione accumulata nell'Universo e legata alle stelle, chiamata extragalactic background light (EBL – luce di fondo extragalattica). Per ottenere la spaventosa cifra a 84 zeri Ajello e colleghi hanno impiegato tre anni, anche perché sono stati necessari sofisticati calcoli per sottrarre dal valore atteso la luce proveniente da altre fonti.

L'Universo non iniziò a produrre luce subito dopo il Big Bang, ma trascorsero circa 500 milioni di anni, quando ebbe inizio l'Epoca della Reionizzazione. In parole semplici, all'inizio l'Universo era oscuro, poi un qualche fenomeno fece ionizzare l'idrogeno e la luce delle stelle iniziò a spezzare il “velo di tenebre” che lo avvolgeva. I dettagli dell'affascinante studio sono stati pubblicati sull'autorevole rivista scientifica Science.