Stanno le galassie raggruppate in folte famiglie denominate ammassi. Ciascun ammasso può ospitare centinaia se non migliaia di galassie, tenute assieme dal giogo incoercibile della materia oscura, elusiva componente dell’universo che trabocca in queste imponenti strutture. Per comprendere come si formano gli ammassi che popolano l’universo al giorno d’oggi – qualche esempio qui – occorre guardare indietro nel tempo, cercando quelle lasche, gigantesche strutture dette protoammassi, costituite di galassie in procinto di fondersi fra loro e che ancora non hanno assunto una configurazione stabile.
Una porzione dell’Ammasso della Chioma, nell’universo vicino, vista dal telescopio Webb. Lo studio di Ramakrishnan e collaboratori si propone di cercare gli antenati di strutture simili. Crediti: Nasa, Esa, J. Mack e J. Madrid
Ne ha trovati ben 150, di questi antenati degli ammassi locali, un gruppo di ricercatori guidato da Vandana Ramakrishnan, studentessa laureata alla Purdue University, nello stato dell’Indiana, la cui origine si colloca fra circa 13 e 11 miliardi di anni fa. Due in particolare si sono fatti notare dai ricercatori, in virtù del vistoso affollamento di galassie. Per approfondirne la natura è stato necessario raccogliere gli spettri di più strumenti: il Dark Energy Spectroscopic Instrument (Desi) e il Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (Deimos) negli Stati Uniti e il Gemini Multi-Object Spectrograph (Gmos), quest’ultimo ubicato in Cile.
Per analizzare questi dati Ramakrishnan è stata affiancata da altri due neo-laureati, Byeongha Moon e Nicole Firestone. Gli scienziati hanno ricostruito la struttura tridimensionale dei due protoammassi come poche volte era stato fatto in passato. Grazie a queste ricostruzioni, gli astronomi prevedono che le due strutture si evolveranno in ammassi più massicci di quello che è il più grande conosciuto – l’Ammasso della Chioma. Uno di essi, chiamato Cosmos-z3.1-A, sarebbe addirittura l’antenato di un superammasso di galassie. Con questa dicitura viene indicato un vasto raggruppamento di ammassi e gruppi di galassie. Per esempio, la Via Lattea fa parte, assieme agli altri membri del Gruppo Locale, all’Ammasso della Vergine e ad altri gruppi di galassie, del Superammasso della Vergine. Essendo collocato alla distanza di 11.7 miliardi di anni luce dalla Terra, Cosmos-z3.1-A costituisce il più antico proto-superammasso mai osservato. La sua massa è cinquemila volte quella della nostra galassia.
«Cosmos-z3.1-A rappresenta le regioni più estreme e a maggiore densità dell’universo», afferma Ramakrishnan. «Riteniamo che dovrebbe esserci meno di un oggetto del genere ogni diecimila ammassi di galassie!»
La scoperta è stata pubblicata questo mese su The Astrophysical Journal. Il nome “Cosmos” viene dalla regione del cielo in cui è stato scoperto e si trova a redshift 3.1 (da qui “z3.1”). Oltre ai dati spettroscopici, gli astronomi hanno fatto uso delle immagini immortalate dalla camera da 570 megapixel DeCam. Un altro proto-superammasso di galassie, Hyperion, era stato scoperto nel 2018 da un gruppo a guida italiana. Cosmos-z3.1-A ha una massa simile a quella di Hyperion ma si trova a una distanza ancora maggiore.
Il proto-superammasso di galassie Cosmos-z3.1-A. I membri di questa struttura sono racchiusi dai cerchi. Crediti: Ctio, NoirLab, Doe, Nsf, Aura. Elaborazione: T.A. Rector, M. Zamani, D. de Martin
La struttura dei protoammassi che emerge dalle mappe 3D appare estremamente irregolare e frammentata. Inoltre, questi oggetti risiederebbero là dove si intersecano diversi filamenti della ragnatela cosmica – quella gigantesca struttura in cui sono immerse le galassie. Ciò sarebbe in accordo con quel che dicono i modelli sulla formazione di queste strutture. Col tempo, i ricercatori si aspettano che i grumi collassino e che i protoammassi si trasformino negli ammassi che vediamo oggi, e che hanno una forma più tondeggiante.
«La metodologia di ricostruzione 3D presentata in questo lavoro costituirà una componente fondamentale di tali sforzi, consentendoci di distinguere chiaramente i nuclei e le periferie dei protoammassi, nonché i filamenti cosmici che li alimentano», conclude Ramakrishnan.
Le immagini dell’Osservatorio Vera Rubin consentiranno agli astronomi di espandere questo lavoro, studiando le varie fasi evolutive degli ammassi, dall’universo vicino a quello più distante.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “Odin: Characterizing the Three-dimensional Structure of Two Protocluster Complexes at z = 3.1” di Vandana Ramakrishnan, Ashley Ortiz, Byeongha Moon, Eunsoo Jun, David Schlegel, Kyoung-Soo Lee, Jessica Nicole Aguilar, Maria Celeste Artale, David Brooks, Maria Candela Cerdosino et al.