A caccia grossa della terza dimensione

Immagine nella banda X del campo XXL-Sud
Immagine nella banda X del campo XXL-Sud

Le osservazioni con i telescopi dell’ESO forniscono la terza dimensione, cruciale per lo studio del lato oscuro dell’Universo.

I telescopi dell’ESO hanno donato a un’equipe internazionale di astronomi la terza dimensione in una caccia extra-extra-large alle strutture gravitazionalmente legate più grandi dell’Universo – gli ammassi di galassie. Osservazioni con il VLT e l’NTT completano quelle di altri osservatori in tutto il mondo e nello spazio nell’ambito della survey XXL – una delle più grande ricerche di ammassi.

Gli ammassi di galassie sono massicce congregazioni di galassie che contengono enormi riserve di gas caldo – le temperature sono così alte che vengono prodotti raggi X. Queste strutture sono utili agli astronomi perchè si pensa che la loro costruzione sia influenzata dalle componenti strane dell’Universo – la materia oscura e l’energia oscura. Studiando le loro proprietà in diverse fasi nella storia dell’Universo, gli ammassi di galassie possono fare luce sul lato oscuro dell’Universo, ancora poco compreso.

L’equipe, composta da più di 100 astronomi di tutto il mondo, ha iniziato la caccia ai mostri cosmici nel 2011. Se la radiazione X, ad alta energia, che rivela la loro posizione viene assorbita dall’atmosfera terrestre, può invece essere rivelata dagli osservatori per raggi X nello spazio. Si è perciò combinato i dati della survey del satellite XMM-Newton dell’ESA – il più grande stanziamento di tempo concesso su questo telescopio orbitante – con osservazioni dai telescopi dell’ESO e altri osservatori. Il risultato è una raccolta enorme, e ancora in crescita, di dati in tutto lo spettro elettromagnetico, chiamata collettivamente la survey XXL.

“Lo scopo principale della survey XXL è di fornire un campione ben definito di circa 500 ammassi di galassie fino a una distanza pari a quando l’Universo aveva la metà della sua età attuale” spiega la responsabile della survey XXL, Maguerite Pierre del CEA, Saclay, Francia

Immagine composita nella banda X e in luce visibile di un ammasso di galassie distante
Immagine composita nella banda X e in luce visibile di un ammasso di galassie distante

Il telescopio XMM-Newton ha mappato due zone di cielo – ciascuna cento volte l’area della Luna piena – per cercare un numero enorme di ammassi di galassie prima sconosciuti. Il gruppo di ricerca della survey XXL ha ora pubblicato i primi risultati in una serie di articoli che usano i cento ammassi più brillanti finora scoperti.

Le osservazioni con lo strumento EFOSC2 installato sull’NTT (New Technology Telescope), insieme con lo strumento FORS installato sul VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, sono state usate per studiare attentamente la luce proveniente dalle galassie di questi ammassi. Questo ha permesso all’equipe di misurare le distanze precise degli ammassi di galassie, fornendo la visione tridimensionale del cosmo necessaria per effettuare misure accurate di materia oscura e energia oscura.

Ci si aspetta che la survey XXL produca alla fine molti risultati inaspettati, ma anche con un quinto dei dati totali si sono già fatte alcune scoperte importanti e sorprendenti.

Uno degli articoli riporta la scoperta di cinque nuovi superammassi – ammassi di ammassi di galassie – che si aggiungono a quelli già noti, come il nostro, il superammasso Laniakea.

Un altro riporta le osservazioni dettagliate di un particolare ammasso di galassie (noto colloquialmente come XLSSC-116) a più di sei miliardi di anni luce da noi. In questo ammasso è stata osservata con lo strumento MUSE del VLT un sorgente diffusa di luce stranamente brillante.

“È la prima volta che riusciamo a studiare in dettaglio la luce diffusa in un ammasso distante, e questo sottolinea la capacità di MUSE di svolgere questi studi”, spiega il coautore Christoph Adami del Laboratoire d’Astrophysique, Marseille, Francia.

L’equipe ha anche usato i dati per confermare l’idea che gli ammassi di galassie nel passato erano versioni in scala ridotta di quelli che osserviamo oggi – una scoperta importante per la comprensione teorica dell’evoluzione degli ammassi nella vita dell’Universo.

Il semplice atto di contare gli ammassi di galassie nei dati della XXL ha confermato uno strano risultato precedente – che ci sono meno ammassi di galassie lontani di quanto previsto in base ai parametri cosmologici misurati dal telescopio Planck dell’ESA. Il motivo di tale discrepanza non è noto, ma l’equipe spera di andare a fondo con questa curiosità cosmologica utilizzando il campione completo di ammassi nel 2017.

Questi quattro importanti risultati sono solo un assaggio di quello che questa massiccia survey dei più massicci oggetti dell’Universo sarà in grado di darci.