La collaborazione MeerKLASS presenta la prima rilevazione indipendente della distribuzione dell’idrogeno su scale cosmologiche, un passo avanti per una tecnica che potrebbe trasformare il modo in cui i cosmologi mappano l’Universo. Dopo un decennio di preparazione e lavoro, un gruppo internazionale di ricercatori della MeerKAT Large Area Synoptic Survey (MeerKLASS) ha misurato direttamente, con il radiotelescopio sudafricano MeerKAT, come si distribuisce l’idrogeno neutro nell’Universo lontano. La sua distribuzione traccia la rete cosmica lungo la quale si organizzano le galassie. Il risultato si basa sull’intensity mapping. Questa tecnica raccoglie l’emissione complessiva dell’idrogeno da molte galassie in ampie porzioni di cielo, anche quando i singoli oggetti non sono distinguibili. “Misurare come si distribuisce l’idrogeno ci dice come è distribuita tutta la materia, e da lì come si è evoluto l’Universo e di cosa è fatto. Per la prima volta abbiamo rilevato questo segnale su scale cosmologiche usando soltanto le nostre mappe radio, senza ricorrere al confronto con cataloghi esterni di galassie. Questo dimostra che la tecnica è ormai matura: l’intensity mapping dell’idrogeno è diventato un nuovo strumento per studiare la struttura a grande scala dell’Universo”, afferma Isabella Paola Carucci, ricercatrice dell’INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste e membro della collaborazione MeerKLASS. Lo studio ha analizzato osservazioni di MeerKAT su circa 236 gradi quadrati di cielo, un’area pari a oltre mille lune piene. Il debolissimo segnale individuato è stato emesso circa 4,5 miliardi di anni fa, quando l’Universo aveva poco più di nove miliardi di anni. Per isolarlo è stato necessario rimuovere le contaminazioni, come il fondo radio della nostra Galassia, che possono superare il segnale cercato di centomila o persino un milione di volte. È come tentare di ascoltare una conversazione sussurrata dalla prima fila di un concerto rock. In questa operazione sono stati cruciali i metodi di elaborazione del segnale sviluppati all’INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste nell’ambito del progetto RadioGaGa, guidato da Carucci e finanziato dall’Unione Europea – NextGenerationEU attraverso il PNRR. Si tratta di tecniche di apprendimento statistico pensate per separare il debole segnale dell’idrogeno dalle fonti spurie: gli effetti strumentali e l’intensa emissione della Via Lattea. Messe alla prova per la prima volta su dati MeerKAT nel 2025, sono diventate un elemento chiave dell’analisi alla base di questo risultato. Decisiva è stata anche una nuova modalità osservativa. Invece di combinare le 64 antenne di MeerKAT in un unico interferometro, il gruppo ha utilizzato ciascuna antenna come un telescopio indipendente. Ne sono nate molte mappe, costruite con antenne diverse e da osservazioni in momenti differenti, da confrontare tra loro. Il segnale cosmico è comune a tutte, mentre il rumore e gli effetti strumentali, che cambiano da una mappa all’altra, si attenuano. Combinandole, il gruppo ha ridotto gli errori sistematici e raggiunto un rapporto tra segnale e rumore superiore a sei. “Questo risultato rappresenta una pietra miliare nell’affermazione della mappatura d’intensità dell’idrogeno come nuovo strumento per la cosmologia”, afferma Mário Santos (University of the Western Cape, Sudafrica), responsabile scientifico di MeerKLASS. “Questa misura ha richiesto dieci anni di lavoro paziente da parte di ricercatori distribuiti in sette Paesi e tre continenti […]. Un risultato così ambizioso richiede un lavoro di squadra autentico e continuativo da parte di molti. E nulla di tutto questo sarebbe stato possibile senza il South African Radio Astronomy Observatory (SARAO), che ha costruito e gestisce MeerKAT e ci ha aiutato ad affrontare le numerose difficoltà incontrate durante il progetto. È un’ulteriore dimostrazione di quanto la scienza di questo livello sia il frutto di un grande sforzo collettivo.” Dal 2023 MeerKLASS raccoglie dati a frequenze radio più basse, che corrispondono all’emissione dell’idrogeno in epoche ancora più remote. L’obiettivo è esplorare un volume di Universo oltre mille volte superiore a quello di questo studio. Come precursore dello SKA Observatory, MeerKAT prepara il terreno alle future indagini cosmologiche su aree di cielo molto più vaste.
Referenze:
MeerKLASS Collaboration et al. (2026). HI intensity mapping with MeerKAT: A measurement of the 21-cm auto-spectrum on cosmological scales. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, stag1911. doi:10.1093/mnras/stag1911 · arXiv:2610.12158.
Comunicato stampa INAF
Comunicato stampa SARAO
Crediti immagine: E. Sacchetti/INAF
