Una rara configurazione cosmica: gli scienziati hanno scoperto una croce di Einstein con cinque punti luminosi, invece dei soliti quattro. Crediti: P. Cox et al. – Alma (Eso/Naoj/Nrao)
Quando Charles Keeton, astrofisico teorico della Rutgers University, vide per la prima volta l’insolita immagine condivisa dal collega Andrew Baker, ne rimase incuriosito. «Hai mai visto una croce di Einstein con un’immagine al centro?», gli chiese il collega, riferendosi a ciò che stavano guardando. Keeton non l’aveva mai vista e capì subito che le implicazioni di ciò che stavano osservando sarebbero state importanti.
Una croce di Einstein è una configurazione cosmica rara, in cui la luce proveniente da una galassia lontana viene “piegata” dalla curvatura dello spaziotempo indotta dalla gravità di galassie che si trovano tra la galassia lontana e l’osservatore, generando quattro immagini.
Ma in questa croce di Einstein c’è qualcosa di insolito: una quinta immagine al centro, spiegabile solo con l’intervento di un enorme alone nascosto di materia oscura nel quale sono permeate le galassie della lente. L’esistenza di questa struttura invisibile è stata dedotta attraverso un’attenta modellizzazione e analisi al computer, che gli autori hanno presentato in un articolo pubblicato su The Astrophysical Journal.
Il primo ad aver notato l’anomalia nei dati del Northern Extended Millimeter Array (Noema), un radiotelescopio situato nelle Alpi francesi, è stato Pierre Cox, astronomo francese e autore principale dello studio. Il team stava studiando una galassia lontana e polverosa chiamata HerS-3. Utilizzando Noema e l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma) in Cile, hanno osservato che la luce proveniente da HerS-3 si divide in cinque immagini anziché quattro. Inizialmente pensarono che potesse trattarsi di un errore nei dati. Ma la quinta immagine non scompariva.
«Le croci di Einstein richiedono un allineamento molto preciso tra la lente e la sorgente, risultando per questo fenomeni rari», commenta a Media Inaf Edoardo Borsato del Dipartimento di Fisica e Astronomia “G. Galilei” dell’Università di Padova, coautore dello studio. «In genere, la sorgente viene distorta in quattro immagini disposte alle estremità dei bracci della croce, con la lente situata al centro. Il caso di HerS3 è particolarmente eccezionale, poiché la sorgente forma una quinta immagine centrale. Questa morfologia particolare è dovuta alla complessa distribuzione di massa della lente, costituita da un gruppo di almeno quattro galassie avvolte in un alone diffuso di materia oscura situato che si trovano a un redshift di z ~ 1».
«Il mio contributo, insieme a quello di Enrico Maria Corsini, docente dell’Università di Padova e associato Inaf, è consistito nella caratterizzazione delle proprietà fotometriche delle galassie situate in prossimità delle immagini di HerS3 nell’ottico e nel vicino infrarosso», continua Borsato. «Abbiamo identificato le galassie che agiscono da lente tramite la misura dei loro redshift fotometrici e ne abbiamo determinato il contenuto di stelle necessario per modellare in dettaglio la distribuzione di massa luminosa e oscura della lente».
Gli scienziati hanno utilizzato il Northern Extended Millimeter Array (Noema), un sistema di radiotelescopi situato nelle Alpi francesi, insieme ad altri telescopi, per fare una scoperta insolita. Crediti: Noema
La configurazione insolita non è solo bella da vedere: secondo gli scienziati è preziosa. L’effetto di lente ingrandisce la galassia sullo sfondo, consentendo di studiarne la struttura in modo più dettagliato del solito e offrendo così la rara opportunità di conoscere la materia oscura che circonda le galassie in primo piano.
«Non c’è dubbio che HerS3 sia l’oggetto più affascinante e al tempo stesso impegnativo da spiegare del catalogo di 300 candidati lenti gravitazionali osservate con il telescopio spaziale Hubble che ho stilato per il mio progetto di tesi», conclude Borsato.
Il team ha persino previsto che nelle osservazioni future potrebbero essere visibili altre caratteristiche, come il gas in uscita dalla galassia. Se queste previsioni fossero confermate, sarebbe una potente conferma dei loro modelli. In caso contrario, imparerebbero comunque qualcosa di nuovo.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “HerS-3: An Exceptional Einstein Cross Reveals a Massive Dark Matter Halo” di P. Cox, K. M. Butler, C. R. Keeton, L. Eid, E. Borsato, T. J. L. C. Bakx, R. Neri, B. M. Jones, P. Prajapati, A. J. Baker, S. Berta, A. Cooray, E. M. Corsini, L. Marchetti, A. Omont, A. Beelen, R. Gavazzi, D. Ismail, R. J. Ivison, M. Krips, M. D. Lehnert, H. Messias, D. Riechers, C. Vlahakis, A. Weiss, P. van der Werf, and C. Yang