Un team internazionale di astronomi, guidato da ricercatori canadesi, ha scoperto qualcosa che l’universo non avrebbe dovuto avere: un ammasso di galassie colmo di gas caldo osservato appena 1,4 miliardi di anni dopo il Big Bang, molto prima e a temperature molto più elevate di quanto previsto dalla teoria. Il risultato, pubblicato ieri su Nature, sfida gli attuali modelli di formazione degli ammassi galattici, secondo cui tali temperature si manifestano solo in ammassi più maturi e stabili, in una fase successiva della vita dell’universo.
Impressione artistica di un ammasso di galassie in formazione nell’universo primordiale: i getti radio provenienti dalle galassie attive sono immersi in un gas intracluster caldo (in rosso). Crediti: Lingxiao Yuan
«Non ci aspettavamo di osservare un ambiente così caldo in un’epoca così precoce della storia cosmica», afferma Dazhi Zhou, autore principale dello studio presso il Dipartimento di fisica e astronomia della University of British Columbia. «Inizialmente ero scettico riguardo al segnale, perché era troppo forte per sembrare reale. Ma dopo mesi di verifiche abbiamo confermato che questo gas è almeno cinque volte più caldo del previsto, ed è persino più caldo ed energetico di quello che osserviamo in molti ammassi di galassie attuali».
«Questo ci dice che qualcosa nell’universo primordiale – probabilmente tre buchi neri supermassicci scoperti di recente nell’ammasso – stava già pompando enormi quantità di energia nell’ambiente circostante e modellando il giovane ammasso molto prima, e con un’intensità maggiore, di quanto pensassimo», afferma il coautore Scott Chapman della Dalhousie University.
L’ammasso neonato oggetto dello studio, chiamato Spt2349-56, è enorme per la sua giovane età. Presenta un nucleo di circa 500mila anni luce di diametro, paragonabile alle dimensioni dell’alone che circonda la Via Lattea. Contiene più di 30 galassie attive e forma stelle a un ritmo oltre 5mila volte superiore a quello della nostra galassia, il tutto concentrato in una regione estremamente compatta.
Per studiarlo, il team ha utilizzato l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (Alma), concentrandosi sull’effetto Sunyaev–Zeldovich, che consente di stimare l’energia termica del mezzo intracluster, ossia il gas presente tra le galassie di un ammasso. «Comprendere gli ammassi di galassie è fondamentale per comprendere l’evoluzione delle galassie più grandi dell’universo», spiega Chapman. «Queste galassie massicce risiedono principalmente negli ammassi e la loro evoluzione è fortemente influenzata dall’ambiente estremamente intenso in cui si formano, incluso il mezzo intergalattico».
I modelli attuali suggeriscono che le enormi riserve di gas che formano il mezzo intracluster vengano raccolte e poi riscaldate dalle interazioni gravitazionali man mano che un ammasso di galassie immaturo e instabile matura e collassa verso uno stato stabile. La nuova scoperta indica invece che questa fase di nascita potrebbe essere più esplosiva, suggerendo di riconsiderare la sequenza e la velocità dell’evoluzione degli ammassi di galassie.
I ricercatori ora vogliono capire come tutti questi elementi si incastrino tra loro. «Vogliamo comprendere come interagiscono l’intensa formazione stellare, i buchi neri attivi e questa atmosfera surriscaldata, e cosa ci può rivelare sulla formazione degli ammassi di galassie attuali», conclude Zhou. «Come può tutto ciò avvenire contemporaneamente in un sistema così giovane e compatto?».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “Sunyaev-Zeldovich detection of hot intracluster gas at redshift 4.3” di Dazhi Zhou, Scott C. Chapman, Manuel Aravena, Pablo Araya-Araya, Melanie Archipley, Jared Cathey, Roger P. Deane, Luca Di Mascolo, Raphael Gobat, Thomas R. Greve, Ryley Hill, Seonwoo Kim, Kedar A. Phadke, Vismaya R. Pillai, Ana C. Posses, Christian L. Reichardt, Manuel Solimano, Justin S. Spilker, Nikolaus Sulzenauer, Veronica J. Dike, Joaquin D. Vieira, David Vizgan, George C. P. Wang e Axel Weiß