I modelli erano giusti: Gli astronomi trovano la materia “mancante” che collega quattro ammassi di galassie
Questa immagine mostra il nuovo filamento, che collega quattro ammassi di galassie: due a un'estremità, due all'altra. Questi ammassi sono visibili come punti luminosi nella parte inferiore e superiore del filamento (quattro punti bianchi circondati dal colore). Tra questi punti luminosi si estende una banda screziata di colore viola, che si staglia con forza contro il nero del cielo circostante; si tratta del filamento di gas caldo che emette raggi X e che non era mai stato osservato prima, e che contiene una parte di materia “mancante”. La banda viola comprende i dati di Suzaku. Gli astronomi sono stati in grado di identificare e rimuovere dal filamento tutte le possibili sorgenti “contaminanti” di raggi X utilizzando XMM-Newton, lasciando dietro di sé un filamento puro di materia “mancante”. Queste sorgenti possono essere viste qui come punti luminosi che costellano l'emissione del filamento e che sono stati rimossi.
Gli astronomi hanno scoperto un enorme filamento di gas caldo che collega quattro ammassi di galassie. Con una massa 10 volte superiore a quella della nostra galassia, il filamento potrebbe contenere parte della materia “mancante” dell'universo, risolvendo un mistero che dura da decenni.
Per effettuare la scoperta, gli astronomi hanno utilizzato i telescopi spaziali XMM-Newton dell'Agenzia Spaziale Europea e Suzaku della JAXA.
Il lavoro è stato pubblicato su Astronomy and Astrophysics.
Manca più di un terzo della materia “normale” dell'universo locale, quella visibile che costituisce le stelle, i pianeti, le galassie e la vita. Non è ancora stata vista, ma è necessaria per far funzionare correttamente i nostri modelli del cosmo.
Tali modelli suggeriscono che questa materia sfuggente potrebbe esistere in lunghe stringhe di gas, o filamenti, che collegano le sacche più dense dello spazio. Anche se abbiamo già individuato filamenti in passato, è difficile distinguere le loro proprietà; sono tipicamente deboli, il che rende difficile isolare la loro luce da quella di galassie, buchi neri e altri oggetti che si trovano nelle vicinanze.
Una nuova ricerca è ora una delle prime a fare proprio questo, trovando e caratterizzando accuratamente un singolo filamento di gas caldo che si estende tra quattro ammassi di galassie nell'universo vicino.
“Per la prima volta, i nostri risultati corrispondono fedelmente a ciò che vediamo nel nostro modello principale del cosmo, cosa che non era mai successa prima”, afferma il ricercatore principale Konstantinos Migkas dell'Osservatorio di Leiden nei Paesi Bassi. “Sembra che le simulazioni abbiano sempre avuto ragione”.
Una simulazione della “ragnatela cosmica”, la vasta rete di fili e filamenti che si estende in tutto l'universo. Stelle, galassie e ammassi di galassie nascono nei nodi più densi di questa rete e rimangono collegati da vasti fili che si estendono per molti milioni di anni luce. Questi fili sono invisibili all'occhio, ma possono essere scoperti da telescopi come XMM-Newton dell'ESA.
XMM-Newton sul caso
Con una temperatura di oltre 10 milioni di gradi, il filamento contiene circa 10 volte la massa della Via Lattea e collega quattro ammassi di galassie: due da un lato e due dall'altro. Tutti fanno parte del Superammasso di Shapley, un insieme di oltre 8.000 galassie che forma una delle strutture più massicce dell'universo vicino.
Il filamento si estende in diagonale attraverso il superammasso per 23 milioni di anni luce, l'equivalente di attraversare la Via Lattea da un capo all'altro per circa 230 volte.
Konstantinos e colleghi hanno caratterizzato il filamento combinando le osservazioni a raggi X di XMM-Newton e Suzaku e analizzando i dati ottici di altri telescopi.
I due telescopi a raggi X erano partner ideali. Suzaku ha mappato la debole luce dei raggi X del filamento su un'ampia regione dello spazio, mentre XMM-Newton ha individuato con grande precisione le sorgenti contaminanti di raggi X, ovvero i buchi neri supermassicci, che si trovano all'interno del filamento.
“Grazie a XMM-Newton abbiamo potuto identificare e rimuovere questi contaminanti cosmici, in modo da sapere che stavamo osservando il gas nel filamento e nient'altro”, aggiunge il coautore Florian Pacaud dell'Università di Bonn, Germania. “Il nostro approccio è stato davvero efficace e rivela che il filamento è esattamente come ci aspetteremmo dalle nostre migliori simulazioni su larga scala dell'universo”.
Questa immagine mostra il nuovo filamento, che collega quattro ammassi di galassie: due a un'estremità, due all'altra. Questi ammassi sono visibili come punti luminosi nella parte inferiore e superiore del filamento (quattro punti bianchi circondati dal colore). Tra questi punti luminosi si estende una banda screziata di colore viola, che spicca in modo brillante contro il cielo nero circostante; si tratta del filamento di gas caldo che emette raggi X e che non era stato visto prima, e che contiene una parte di materia “mancante”. La banda viola comprende i dati di Suzaku. Gli astronomi sono stati in grado di identificare e rimuovere dal filamento tutte le possibili sorgenti “contaminanti” di raggi X utilizzando XMM-Newton, lasciando dietro di sé un filamento puro di materia “mancante”. Queste sorgenti possono essere viste qui come punti luminosi che costellano l'emissione del filamento e che sono stati rimossi.
Non è davvero scomparso
Oltre a rivelare un enorme e inedito filo di materia che attraversa il cosmo vicino, la scoperta mostra come alcune delle strutture più dense ed estreme dell'universo - gli ammassi di galassie - siano collegate a distanze colossali.
Inoltre, fa luce sulla natura stessa della “rete cosmica”, la vasta e invisibile ragnatela di filamenti che è alla base della struttura di tutto ciò che vediamo intorno a noi.
“Questa ricerca è un grande esempio di collaborazione tra telescopi e crea un nuovo punto di riferimento per individuare la luce proveniente dai deboli filamenti della rete cosmica”, aggiunge Norbert Schartel, scienziato del progetto XMM-Newton dell'ESA.
“Più fondamentalmente, rafforza il nostro modello standard del cosmo e convalida decenni di simulazioni: sembra che la materia ‘mancante’ possa davvero nascondersi in fili difficili da vedere tessuti attraverso l'universo”.
Mettere insieme un quadro accurato della rete cosmica è il compito della missione Euclid dell'ESA. Lanciata nel 2023, Euclid sta esplorando la struttura e la storia di questa rete.
La missione sta anche scavando a fondo nella natura della materia e dell'energia oscura - nessuna delle quali è mai stata osservata, nonostante costituisca un enorme 95% dell'universo - e sta lavorando con altri investigatori dell'universo oscuro per risolvere alcuni dei più grandi e antichi misteri cosmici.