L'astrofisica italiana Sofia Faticoni indaga il fondo cosmico a microonde dalla stazione Amundsen-Scott

L'astrofisica italiana Sofia Faticoni sta conducendo presso la stazione Amundsen-Scott ricerche di importanza cruciale sul fondo cosmico a microonde (CMB). Questa base scientifica si trova esattamente al Polo Sud geografico, un luogo dove le temperature scendono regolarmente fino a toccare i -50°C, considerando l'effetto del vento gelido. La stazione sorge a un'altitudine di 2835 metri sopra il livello del mare, posizionata sull'immenso ghiacciaio antartico, e porta il nome degli esploratori che raggiunsero per primi il Polo, rispettivamente nel 1911 e nel 1912.

Le condizioni ambientali estreme, caratterizzate da freddo intenso e isolamento geografico, sono la chiave di volta per questo tipo di osservazioni. Tali fattori garantiscono una contaminazione atmosferica minima e una quasi totale assenza di umidità, creando un ambiente operativo ideale per le indagini astrofisiche di alta precisione. La dottoressa Faticoni concentra i suoi sforzi principali sul progetto denominato BICEP Array. L'obiettivo primario di questa missione scientifica è la caccia alle tracce delle onde gravitazionali primordiali, impronte che si ritiene siano impresse proprio nel CMB.

Secondo le attuali teorie cosmologiche, queste onde gravitazionali sarebbero state generate nei primissimi istanti successivi al Big Bang, durante la fase nota come inflazione cosmica. Se si riuscisse a rilevare la polarizzazione di tipo B nel CMB, ciò costituirebbe una prova sperimentale diretta e inconfutabile della validità della teoria inflazionistica. Il fondo cosmico a microonde, spesso definito radiazione fossile, è essenzialmente il calore residuo conservatosi dal momento della cosiddetta 'ultima diffusione', avvenuta circa 380 mila anni dopo l'inizio dell'espansione dell'Universo.

Lo spettro di questa radiazione corrisponde perfettamente a quello di un corpo nero, con una temperatura misurata di 2,725 Kelvin. Il programma BICEP Array rappresenta la naturale evoluzione di una serie di esperimenti precedenti, che includono BICEP1 (attivo tra il 2006 e il 2008) e BICEP2 (operativo dal 2010 al 2012). L'attuale configurazione del progetto si avvale di un insieme di quattro telescopi criogenici; il primo di questi ha iniziato la raccolta dati nel 2019, seguito dal secondo nel 2022.

Questi strumenti sono calibrati per misurare la polarizzazione del CMB con una sensibilità eccezionale. Lo scopo è isolare con chiarezza il segnale delle onde gravitazionali primordiali, separandolo da fonti di disturbo note, come la polvere galattica. Quest'ultima, infatti, aveva in precedenza complicato l'analisi dei dati raccolti da BICEP2 nel 2014. La gestione della stazione è affidata alla National Science Foundation degli Stati Uniti, nell'ambito del programma Antartico Americano (USAP).

La vita operativa sulla base, scandita da un giorno polare continuo seguito da sei mesi di notte ininterrotta, presenta analogie sorprendenti con le condizioni previste per missioni su Marte. La stazione è progettata per ospitare fino a 150 persone durante il periodo estivo, mentre in inverno ne rimangono circa 50, completamente isolati da metà febbraio fino alla fine di ottobre. Un dettaglio curioso è che, a causa dello spostamento della calotta glaciale di circa 10 metri all'anno, è necessario riposizionare annualmente il marcatore del Polo Sud geografico. Queste caratteristiche uniche rendono il sito indispensabile per l'astrofisica, ospitando anche altre importanti installazioni come l'osservatorio di neutrini IceCube.

Le ricerche portate avanti da Sofia Faticoni e dai suoi colleghi sono di portata fondamentale, poiché mirano a illuminare i primissimi istanti della storia cosmica. Una rilevazione positiva delle B-mode generate dalle onde gravitazionali permetterebbe di trasformare il modello inflazionistico da una suggestiva ipotesi teorica a un fatto scientificamente provato, inaugurando di fatto una nuova era per la cosmologia moderna.