Stiamo assistendo alla nascita di uno dei più grandi ammassi di galassie dell’Universo primordiale
Osservare il cielo significa guardare indietro nel tempo. Lo sa bene il team di astronomi guidato dal ricercatore italiano Luca Di Mascolo che ha assistito alla nascita di un ammasso di galassie quando l’Universo aveva appena 3 miliardi di anni. Si tratta della nube primordiale di Spiderweb, un antico protoammasso che dista oltre 10 miliardi di anni luce da noi, destinato a diventare una delle strutture più massicce del cosmo finora conosciuto. L’osservazione, dettagliata in uno studio pubblicato su Nature, è stata possibile grazie all’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l’interferometro astronomico di 66 radiotelescopi situato nel deserto dell’Atacama, in Cile, in grado di studiare la radiazione elettromagnetica a lunghezze d’onda millimetriche e submillimetriche.
Gli ammassi di galassie ospitano un gran numero di galassie, a volte anche migliaia. Contengono anche un vasto “intracluster medium” (ICM), un gas che permea lo spazio tra le galassie nell’ammasso, superando notevolmente la massa delle galassie stesse. In precedenza, l’ICM è stato studiato in ammassi di galassie quasi completamente formati ma mai nei protoammassi, il che ha spinto il team di Luca Di Mascolo, primo autore dello studio e ricercatore presso l’Università di Trieste, a progettare, proporre e gestire l’osservazione di uno dei protocluster più promettenti, il protoammasso di Spiderweb, così chiamato perché ricorda un gigantesco ragno cosmico intento a divorare galassie più piccole come mosche catturate in una ragnatela.
Nonostante sia uno dei più studiati, prima d’ora nessuno aveva mai rilevato l’ICM nel protoammasso Spiderweb, rimasto sfuggente nonostante le simulazioni cosmologiche avessero previsto la presenza di gas caldo da oltre un decennio, precisa Elena Rasia, ricercatrice presso l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) di Trieste e coautrice dello studio. “Mancano conferme osservative – indica l’esperta – . Ciò ci ha portato a selezionare con cura uno dei candidati più promettenti”
Per ottenere queste conferme osservative, il team ha rilevato quello è che noto come effetto termico Sunyaev-Zeldovich (SZ), che si verifica quando la luce del fondo cosmico a microonde – la radiazione residua del Big Bang – attraversa l’ICM, interagendo con gli elettroni in rapido movimento nel gas caldo. Ciò significa che il suo colore, o meglio, la sua lunghezza d’onda cambia leggermente. “Alle giuste lunghezze d'onda, l'effetto SZ appare quindi come un effetto di ombra di un ammasso di galassie sullo sfondo cosmico a microonde” spiega Di Mascolo.
Misurando queste ombre gli astronomi possono hanno quindi potuto dedurre l’esistenza del gas caldo, stimarne la massa e la pressione e mapparne la struttura. “Grazie alla sua impareggiabile risoluzione e sensibilità, ALMA è l’unico telescopio attualmente in grado di eseguire una misura di questo tipo” aggiunge il ricercatore.
Nel dettaglio, è emerso che Spiderweb contiene un vasto serbatoio di gas caldo a una temperatura di poche decine di milioni di gradi Celsius, coerente con quanto atteso per un progenitore dinamicamente attivo che dovrebbe effettivamente trasformarsi in un enorme ammasso di galassie in circa 10 miliardi di anni, aumentando la sua massa di almeno un fattore dieci. “Durante l’evoluzione del sistema – precisa Tony Mroczkowski, co-autore del lavoro e ricercatore dell’Organizzazione europea per la ricerca astronomica nell’emisfero australe (ESO) – la componente termica calda distruggerà gran parte della componente fredda. Stiamo quindi assistendo a una delicata transizione, fornendo una conferma osservativa delle previsioni teoriche di lunga data sulla formazione degli oggetti legati gravitazionalmente più grandi dell’Universo”.
