Immagine composita dell’ammasso di galassie interagenti El Gordo, che mostra in blu la luce a raggi X ripresa da Chandra della Nasa, i dati ottici del Very Large Telescope in rosso, verde e blu e l’emissione infrarossa del telescopio spaziale Spitzer della Nasa in rosso e arancione. Crediti: X-ray: Nasa/ Cxc/ Rutgers/ J. Hughes et al; Optical: Eso/ Vlt & Soar/ Rutgers/F. Menanteau; IR: Nasa/ Jpl/ Rutgers/ F. Menanteau
Secondo il Modello cosmologico standard – conosciuto come Lambda-Cdm, dall’inglese cold dark matter – prima si formano le galassie e solo successivamente esse si combinano in ammassi di galassie più grandi. Pertanto, gli ammassi di galassie dovrebbero impiegare molto tempo per apparire sulla scena cosmica. Un nuovo studio pubblicato su Astrophysical Journal mette in discussione questa ipotesi, mostrando che due ammassi di galassie estremamente grandi si sono scontrati ad altissima velocità quando l’universo aveva solo circa la metà della sua età attuale.
La coppia di ammassi in questione è conosciuta come El Gordo – che in spagnolo significa Il Grasso, un nome decisamente appropriato visto che la sua massa è circa due milioni di miliardi di volte quella del Sole (un ‘2’ seguito da quindici zeri). Il nuovo studio utilizza una stima aggiornata di tale massa, molto più precisa, e di conseguenza rimuove una delle principali fonti di incertezza presenti in uno studio precedente degli stessi autori, sempre dedicato alla problematicità di El Gordo per il modello Lambda-Cdm.
La massa è stata stimata utilizzando la deflessione della luce proveniente dalle galassie sullo sfondo, la cui forma appare distorta a causa dell’attrazione gravitazionale di El Gordo stesso. Tale massa è stata ottenuta utilizzando il telescopio spaziale Hubble, e concorda con i risultati più recenti del telescopio spaziale James Webb e di altri studi che utilizzano altri metodi.
La ricerca, guidata da Elena Asencio, dottoranda presso l’Università di Bonn, ha utilizzato simulazioni dettagliate dell’interazione tra gli ammassi precedentemente pubblicate per stimare la velocità alla quale gli ammassi si presume si siano scontrati. Gli autori hanno poi cercato, attraverso una simulazione cosmologica Lambda-Cdm meno dettagliata che copre un volume molto grande, l’evidenza di coppie di ammassi simulati. Lo scopo era quello di contare quanti di questi ammassi sono sostanzialmente analoghi a come era El Gordo poco prima della collisione. La ricerca è stata fatta con un metodo innovativo di “tomografia a cono di luce” che considera il fatto che oggetti più distanti vengono visualizzati più indietro nel tempo, quando si erano formate meno strutture. I risultati hanno rivelato che la tensione con il modello Lambda-Cdm è molto severa per qualsiasi velocità di collisione plausibile. Inoltre, l’incertezza rimanente sulla massa di El Gordo – a oggi pari al 10 per cento – non gioca un ruolo significativo.
«I risultati del nostro studio precedente sono stati messi in discussione da alcuni scienziati una volta pubblicata una stima di massa aggiornata per El Gordo, risultata leggermente inferiore», afferma Asencio. «Ciò riduce la tensione con il modello Lambda-Cdm ma è comunque altamente significativa per qualsiasi velocità di collisione plausibile. Centinaia di simulazioni dettagliate mostrano che El Gordo non può assomigliare alle immagini se la velocità di collisione è molto più lenta, come si verificherebbe plausibilmente nel modello Lambda-Cdm».
Sebbene sia possibile ottenere una simulazione che assomigli a El Gordo con una collisione più rapida, un evento del genere sarebbe troppo raro per la teoria Lambda-Cdm. Questo perché risulterebbe molto insolito trovare due ammassi così massicci a una distanza ravvicinata, in una fase così precoce della storia cosmica.
El Gordo non è l’unico esempio di collisione di ammassi in contrasto con il modello Lambda-Cdm. Indranil Banik dell’Università di St Andrews (Regno Unito), che ha sviluppato l’analisi statistica utilizzata in questo progetto, ricorda che anche il Bullet Cluster è un altro esempio di collisione altamente energetica tra due ammassi di galassie, anche se in un’epoca successiva. «Considerata insieme a El Gordo, la situazione per il modello Lambda-Cdm peggiora ulteriormente. E molti altri esempi sono conosciuti e menzionati nel nostro studio», dice Banik.
Esistono anche diversi studi che dimostrano, in gran parte grazie ai recentissimi dati di Jwst, che le singole galassie sembrano formarsi molto più rapidamente di quanto previsto nella teoria Lambda-Cdm. «Ora ci sono molte prove che la formazione delle strutture nell’universo sia avvenuta più velocemente del previsto dal modello Lambda-Cdm. Attualmente stiamo esplorando altre evidenze a riguardo», conclude Pavel Kroupa, professore all’Università di Bonn e alla Charles University di Praga, co-autore dello studio, già intervistato da Media Inaf sulla Mond, o Dinamica newtoniana modificata.
Per saperne di più:
- Leggi su Astrophysical Journal l’articolo “The El Gordo Galaxy Cluster Challenges ΛCDM for Any Plausible Collision Velocity” di Elena Asencio, Indranil Banik e Pavel Kroupa