Indizi sull'energia oscura dal fondo cosmico di microonde: l'effetto Sachs-Wolfe integrato

Nel presente lavoro di tesi ci proponiamo di esaminare l’effetto Sachs-Wolfe integrato (ISW), una fonte di anisotropia del fondo cosmico di microonde (CMB). L’effetto ISW è dovuto al redshift gravitazionale dei fotoni della CMB ad opera di potenziali gravitazionali che decadono nel tempo per effetto dell’espansione dell’Universo. Un analogo effetto di redshift gravitazionale dovuto a fluttuazioni primordiali della densità di materia oscura, detto effetto Sachs-Wolfe ordinario (SW), contribuisce alle anisotropie primarie della CMB. Il redshift gravitazionale consiste nella perdita di energia da parte di fotoni che risalgono una buca di potenziale e, come molti altri fenomeni, fu predetto da Albert Einstein. Un fotone che cade in una buca di potenziale invece acquista energia e sperimenta un blueshift. Nel 1967, due anni dopo le verifiche sperimentali di questo effetto da parte di R. V. Pound, G. A. Rebka Jr. e J. L. Snider ad Harvard, R. K. Sachs e A. M. Wolfe mostrarono che lo stesso effetto produce fluttuazioni nella temperatura dei fotoni del fondo cosmico di microonde. Ripercorreremo la derivazione degli effetti SW e ISW a partire da perturbazioni scalari della metrica di Friedmann-Robertson-Walker e analizzeremo il processo di misura dell’effetto ISW tramite la cross-correlation con la struttura su larga scala. Infine, tratteremo del potenziale che l’effetto ISW ha di fornire informazioni sull’energia oscura alla luce della sua dipendenza dall’espansione dell’Universo.