Dalle mappe di materia oscura all’evoluzione delle galassie

Un team di astronomi utilizzando il Telescopio Spaziale Hubble, sono riusciti a realizzare una delle mappe più dettagliate della materia oscura nell’universo (la materia oscura è una sostanza invisibile e di natura ancora ignota che costituisce la gran parte della massa dell’universo stesso).

Le nuove osservazioni di materia oscura forniscono nuove importanti indicazioni sul ruolo dell’energia oscura nei primi cruciali anni di sviluppo dell’universo. I risultati suggeriscono come gli ammassi di galassie si siano formati ben prima di quanto ci si attendeva, prima di quando l’intervento dell’energia oscura giungesse ad inibire la loro stessa crescita.

L'ammasso di galassie Abell 1689 (Crediti: NASA, ESA, and D. Coe (NASA JPL/Caltech and STScI))

L’energia oscura, una ancora misteriosa proprietà dello spazio, si manifesta proprio come un competitore formidabile della forza gravitazionale. Si può dire che l’energia oscura allontana le galassie l’una dall’altra “stirando” lo spazio intergalattico, dunque inibendo anche la formazione di strutture giganti, come appunto gli ammassi di galassie. E’ un tiro alla fune, tra gravità ed energia oscura: per capire i dettagli di questa “competizione cosmica”, gli scienziati trovano un utilissimo aiuto nello studio della distribuzione dettagliata della materia oscura negli ammassi.

In questo contesto, un team di scienziati ha indagato la distribuzione in massa di Abel 1689, a 2,2 miliardi di anni luce dalla Terra, trovando come il nucleo dell’ammasso stesso sia molto più denso – in termini di quantità di materia oscura –  di quanto ci si aspettava (dalle simulazioni al computer) per un ammasso della sua taglia.

E’ una evidenza sorprendente per gli stessi scienziati coinvolti, per spiegare la quale bisogna per forza “retrodatare” la formazione dell’ammasso, che altrimenti non sarebbe potuto svilupparsi in questo modo, proprio per l’intervento dell’energia oscura.

HubbleSite Press Release

JKCS041, l’ammasso di galassie che batte ogni record di distanza…

L’immagine qui presentata è davvero particolare, poichè è in realtà una elaborazione di dati ottenuta per uno tra gli ammassi di galassie più distanti mai rilevati. Nel dettaglio, la foto è ottenuta componendo dati in banda X provenienti dall’osservatorio spaziale  Chandra, dati in ottico dal Very Large Telescope (VLT), ed anche dati in ottico ed infrarosso, dalla Digital Sky Survey (DSS).

Cosa ci può essere di più lontano di JKCS041, la cui luce ha viaggiato per più di dieci miliardi di anni, per arrivare fino a noi…?
Crediti: X-ray: NASA/CXC/INAF/S.Andreon et al Optical: DSS; ESO/VLT

L’oggetto qui ripreso, che infrange i record conosciuti per la distanza degli ammassi di galassie, prende il nome di JKCS041, ed è tanto lontano che è osservato al momento in cui l’universo aveva appena un quarto della sua età attuale (tenendo conto del tempo che la luce ha impiegato ad arrivare fino ai nostri rivelatori).

Gli ammassi di galassie sono considerati tra gli oggetti gravitazionalmente legati, forse i più estesi nell’intero universo. Gli scienziati stimano che questi abbiano cominciato ad assemblarsi assai presto, nella storia del cosmo. In tutto ciò, pare anche che JKCS041, ad una distanza di circa 10,2 miliardi di anni luce, sia anche tra i primi ad essersi formato, dunque riveste un ruolo tutto particolare per i ricercatori.

Si ritiene che successive osservazioni di questo peculiare ammasso, forniranno la possibilità di ottenere importanti informazioni riguardo le modalità stesse dell’evoluzione dell’universo in questi primi cruciali momenti della sua “vita”.

Chandra Press Release

Hydra A, il buco nero che espelle ferro…

L’immagine ospitata sul sito della missione Chandra mostra l’ammasso di galassie chiamato Hydra A: nell’immagine a falsi colori,il gas caldo (circa 10 milioni di gradi!) è rappresentato in colore blu, mentre i getti di emissione radio osservati dal Very Large Array in colore rosa. I dati ottici sono in giallo, e provengono dal Canada-France-Hawaii Telescope e dalla Digital Sky Survey e mostrano le galassie all’interno dell’ammasso stesso. 

Le accurate analisi dei dati di Chandra mostrano come il gas che si trova in direzione dei getti radio è arricchito di ferro ed altri metalli in maniera rilevante. Gli scienziati ritengono che questi elementi siano stati prodotti da esplosioni di Supernovae di “Tipo Ia” avvenute in una grande galassia situata dalle parti del centro dell’ammasso. Un potente “scoppio” dal buco nero supermassivo poi avrebbe spinto il materiale all’esterno, su distanza che si possono estendere anche per 400.000 anni luce, cioè anche oltre la regione mostrata nell’immagine. Si ritiene che dal 10 al 20 per cento del ferro nella galassia sia stato spostato in questa maniera, il che dovrebbe aver richiesto un qualche percento dell’energia totale prodotta dal buco nero.

L’immagine composita dell’ammasso di galassie Hydra A
 (sul sito originale si può vedere separatamente il contributo di tutte le diverse bande)

Crediti:X-ray: NASA/CXC/U.Waterloo/C.Kirkpatrick et al.; Radio: NSF/NRAO/VLA; Optical: Canada-France-Hawaii-Telescope/DSS

E’ interessante notare come  il buco nero supermassivo centrale non abbia soltanto spostato il materiale verso l’esterno, ma abbia anche creato una serie di impressionanti cavità nel gas caldo: tali cavità si creano proprio in seguito alla “spinta” del gas caldo che crea in tal modo delle ampie regioni di “vuoto”. Ad esempio, all’attività recente del buco nero è da collegarsi la presenza di un paio di grandi cavità – visibili come regioni in nero nella immagine – intorno alle zone di maggior emissione radio. Queste cavità sono così grandi che potrebbero contenere l’intera nostra Galassia! E non è tutto: altre cavità più grandi, ma ora meno visibili, si ritiene siano presenti, formati sempre da fenomeni di attività del buco nero, ma meno recenti. La larghezza di queste ultime è davero … immensa: si ritiene infatti si estendano per circa 670.000 anni luce…!

Chandra Press Release