cosmic-web

La ragnatela cosmica e il mistero della materia barionica mancante

La materia ordinaria, ovvero la “sostanza” che dà forma a tutto ciò che conosciamo, corrisponde solamente al 5% di tutta la materia presente nell’Universo. Di questo 5%, la metà fino ad ora è rimasta invisibile ai telescopi. Le simulazioni numeriche condotte negli ultimi anni dagli scienziati ci hanno però consentito di stimare che la materia mancante potrebbe essere distribuita, sotto forma di gas incandescenti, nelle strutture su larga scala che formano la cosiddetta “ragnatela cosmica”. Di recente un team di ricercatori dell’Università di Ginevra è riuscito ad osservare direttamente questo fenomeno. La scoperta, pubblicata tra le pagine della rivista Nature, mostra che la maggior parte della materia ordinaria che fino ad oggi non eravamo riusciti a rilevare risiede proprio nei filamenti intergalattici, ed è costituita da gas che ardono a temperature comprese tra 100.000 e un milione di gradi centigradi.


Le galassie si formano quando la materia ordinaria collassa intorno ad un unico centro di gravità, per poi raffreddarsi progressivamente. Se si vuole scoprire come ha origine questo processo di aggregamento è necessario innanzitutto capire dove e in che forma si presenta la materia ordinaria che non rileviamo. Per risolvere il dilemma gli astrofisici dell’UNIGE, in collaborazione con l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), hanno osservato il cluster galattico Abell 2744, scelto in virtù della complessa distribuzione di materia luminosa e materia oscura che ne caratterizza il centro di massa. Le osservazioni sono state condotte utilizzando il Telscopio Spaziale XMM, che grazie alla sua sensibilità ai raggi-X è capace di rilevare con notevole precisione le radiazioni elettromagnetiche prodotte dai gas incandescenti.


Immagine computerizzata del Telescopio Spaziale XMM

Immagine computerizzata del Telescopio Spaziale XMM


Tutte le analisi condotte finora sui cluster galattici come Abell 2744 avevano mostrato che la distribuzione di materia ordinaria nell’Universo non è omogenea. A causa dell’azione della gravità, infatti, la materia tende a concentrarsi in strutture filamentose che formano una caratteristica rete di nodi e collegamenti (la ragnatela cosmica, per l’appunto). Le regioni soggette agli influssi gravitazionali più forti collassano formando i nodi della rete, ovvero i cluster galattici. Così come avviene nelle reti neurali, questi nodi si connettono gli uni agli altri per mezzo di filamenti all’interno dei quali gli scienziati hanno individuato, nel caso di Abell 2744, la presenza dei gas incandescenti che costituiscono la materia barionica mancante. I ricercatori hanno puntato il telescopio XMM proprio in direzione delle aree in cui si aspettavano di trovare i filamenti, riuscendo per la prima volta a misurare temperatura e densità dei gas. Le misurazioni ottenute sono risultate in pieno accordo con i modelli numerici, a dimostrazione del fatto che la materia barionica mancante si trova effettivamente all’interno dei filamenti.


Lo studio condotto dagli scienziati dell’UNIGE è una conferma piuttosto significativa degli attuali modelli che si occupano di descrivere i processi di formazione delle galassie. “Ora dobbiamo verificare che la scoperta della materia mancante nel cluster Abell 2744 non sia un caso isolato. Per farlo studieremo i filamenti nel dettaglio, misurando temperatura e distribuzione dei diversi atomi che li compongono. L’obiettivo è quello di stabilire la quantità di elementi pesanti presente nel nostro Universo” ha dichiarato Dominique Eckert, leader del team di ricerca.


Fotografia del cluster Abell 2477 (NASA/ESA/HFF)

Fotografia del cluster Abell 2477 (NASA/ESA/HFF)


Se i ricercatori riusciranno a misurare con precisione la distribuzione di materia all’interno dei filamenti, sarà possibile stimare il numero di nuclei pesanti prodotti dalle stelle fin dagli albori dell’Universo. Per approfondire la ricerca l’Agenzia Spaziale Europea (ESA) sta pensando di realizzare un nuovo telescopio spaziale, che si chiamerà Athena e sarà operativo tra il 2020 ed il 2030.



Fonte: Université de Genève


Paper: Dominique Eckert, Mathilde Jauzac, HuanYuan Shan, Jean-Paul Kneib,
Thomas Erben, Holger Israel, Eric Jullo, Matthias Klein, Richard Massey,
Johan Richard, Céline Tchernin. Warm–hot baryons comprise 5–10 per cent of filaments in the cosmic web. Nature, 2015; 528 (7580): 105 DOI: 10.1038/nature16058

TODAY

21 Sep

Saturday

Le Rubriche

Photo Gallery