È la foto di un enorme filamento di gas tenuto insieme dalla materia oscura quella “scattata” dai ricercatori dell’Università della California di Santa Cruz grazie al telescopio da dieci metri Keck I Telescope del WM Keck Observatory delle Hawaii. Gli astronomi, tra cui gli italiani Sebastiano Cantalupo, Fabrizio Arrigoni-Battaia e Piero Madau, hanno realizzato così la prima diapositiva di una parte della ragnatela cosmica che connette le galassie dell’universo primordiale. Per illuminare questa struttura, decisamente elusiva e difficile da rilevare, è servita una enorme torcia cosmica: il quasar UM 287, a dieci miliardi di anni luce, che ha aumentato la visibilità di un flusso di gas di idrogeno e svelato così la struttura di questo filamento di 2 milioni di anni luce di diametro.
“Si tratta di un oggetto eccezionale: è enorme, almeno due volte più grande di qualsiasi nebulosa rilevata prima, e si estende ben oltre l’ambiente galattico del quasar,” ha detto Sebastiano Cantalupo, primo autore dello studio pubblicato su Nature.
Secondo le previsioni teoriche, in accordo con alcune complesse simulazioni al computer dell’evoluzione dell’Universo, dopo il Big Bang la materia oscura si sarebbe distribuita in una fitta rete di filamenti densi e meno densi che attraversano il cosmo. Questa distribuzione della materia oscura su larga scala comprende gli aloni in cui si formano le galassie e la ragnatela di filamenti che le collegano. La gravità vincola la materia ordinaria a seguire la distribuzione della materia oscura, quindi ci si aspettava che alcuni filamenti di gas ionizzato intergalattico avessero un profilo simile a quello ottenuto, nelle simulazioni, dalla materia oscura. Ed è proprio questo quello che hanno osservato i ricercatori, grazie all’illuminazione fornita dal quasar.
“Abbiamo studiato altri quasar in questo modo senza rilevare questo gas esteso”, ha detto Cantalupo. “La luce di un quasar è come un fascio luminoso, e in questo caso siamo stati fortunati che la torcia fosse rivolta verso la nebulosa, illuminando il gas. Pensiamo che quello che abbiamo osservato sia parte di un filamento che può essere ancora più esteso”.
Grazie alla geometria delle strutture cosmiche su larga scala possiamo ricostruire i processi che hanno portato alla formazione dell’Universo. Queste nuove osservazioni vanno di buon accordo con i modelli teorici esistenti, tranne per un particolare: il filamento è più massiccio di quanto predetto dalle simulazioni, con una quantità di gas che pesa l’equivalente di un migliaio di miliardi di Soli, una quantità almeno dieci volte maggiore di quanto aspettato.
Questo è probabilmente un segnale del fatto che i modelli teorici della distribuzione del gas intergalattico ad ampia scala non prendono in considerazione alcuni processi fisici. “Pensiamo che ci possa essere più gas nelle reti della ragnatela cosmica di quello previsto visto nei modelli. Queste osservazioni stanno sfidando la nostra comprensione del gas intergalattico e ci forniscono un nuovo laboratorio per testare e perfezionare i nostri modelli”, ha detto Cantalupo.