Immagine ottica del sistema cluster Abell 3391/95. Crediti: Raiprich et al., A&A
La domanda che tutti si sono posti – da bambini o da adulti – almeno una volta nella vita: “ma che forma assumerà l’universo?”. Se chiedi a un astronomo, ti potrà parlare della sua densità, geometria o spazio-tempo, delle essenze che sono state create insieme – e insieme deformate in mille forme estreme che l’universo può assumere – nel momento stesso in cui è nato l’universo. : Il big Bang. Nonostante il nostro punto di vista piuttosto limitato, sappiamo qualcosa da qui, sulla forma dell’universo – o meglio, sulla forma che prendono tutti i suoi componenti: si chiama struttura su larga scala. È così enorme. “rete neuraleChe dà luogo a tutte le “cose” presenti nello spazio: gli ammassi di galassie (che giocano un ruolo importante perché sono le più grandi strutture virtualizzate nello spazio), i gruppi di galassie, le galassie stesse – le loro stelle e i pianeti – e i fili che si uniscono gli ammassi si uniscono a loro come enormi ponti spaziali, spesso invisibili alle lunghezze d’onda con cui il nostro occhio guarda il cielo.
Tuttavia, non tutte le strutture e gli oggetti spaziali presenti in questa vasta rete sono noti. Alcuni perché sono incomprensibili, altri perché sono troppo sottili e difficili da rivelare. Questo è il caso di barioni mancanti – circa la metà di tutto si forma durante la nucleosintesi primaria. Potenzialmente visibili o meno, le ipotesi e le conclusioni sulla presenza e sul numero di questi sconosciuti abitanti dell’universo dipendono strettamente dall’accuratezza con cui si può ricostruire la struttura su larga scala dell’universo e la sua evoluzione nel tempo. In particolare, simulazioni cosmologiche che utilizzano le ricette del modello cosmologico standard (Lambda-Cdm) consentono di ripristinare la crescita delle strutture cosmiche e visualizzare la formazione di strutture via via più grandi, a partire dalla fusione di strutture più piccole, e per la presenza di filamenti di gas che collegano gli ammassi di galassie.
L’immagine del sistema Abell 3391/95 è tratta dal caso eRosita; a sinistra sono visibili anche sezioni di gas molto deboli nella simulazione comparativa. Crediti: Raiprich et al., Recensioni delle scienze spaziali; a destra: Raiprich et al., A&A
Ma iniziamo dall’inizio. Il Big Bang è avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa. Questo è l’inizio dello spazio e del tempo, e con essi tutta la materia. Quando inizialmente tutto si era concentrato nel “punto”, iniziò e proseguì inesorabilmente l’espansione di questa gigantesca “nube di gas” in cui la materia era distribuita quasi uniformemente. Quasi distribuito uniformemente, questa è la chiave. In alcune zone la nuvola era un po ‘più densa che in altre. Le aree più dense mostravano forze gravitazionali leggermente maggiori, estraendo il gas dall’ambiente. Pertanto, sempre più materia alla fine si concentrava in queste regioni e lo spazio tra di loro alla fine divenne sempre più vuoto. Il risultato di questo processo, durato 13 miliardi di anni e che continua ancora oggi, è una sorta di struttura spugnosa: grandi “buchi” privi di materia e regioni intermedie dove migliaia di galassie si riuniscono in un piccolo spazio, i cosiddetti ammassi di galassie. E se questo è vero, galassie e ammassi dovrebbero essere ancora collegati dai resti di questo gas, come una spugna, e un po ‘come ragnatele molto sottili.
“Si stima che più della metà di tutta la materia barionica nel nostro universo sia contenuta in questi filamenti. Le stelle e i pianeti sono fatti della stessa materia, della stessa materia di cui siamo fatti “, spiega. Thomas Raiprich Università di Bonn, primo autore ricerca su un argomento pubblicato su Astronomia e astrofisica. “Tuttavia, finora è sfuggito alla nostra vista. A causa dell’enorme espansione dei filamenti, il materiale che contengono è estremamente diluito: solo dieci particelle per metro cubo sono molto più piccole del miglior vuoto che possiamo creare sulla Terra “.
Immagine del sistema Abell 3391/95 ottenuta da una simulazione che mostra la distribuzione del gas caldo (sinistra), confrontata con una radiografia eRosita (destra). Crediti: Rayprich et al., A&A
In questo studio, Raiprich ei suoi colleghi hanno esplorato un oggetto celeste chiamato Abel 3391/95, un sistema di tre ammassi di galassie, a circa 700 milioni di anni luce da noi. Grazie a radiografie molto accurate eRosita – il principale strumento di osservazione nello studio, ma anche accompagnato da osservazioni radio Askap / Emu Early Science Survey e ottica DECENNI – Gli scienziati sono stati in grado di smontare la struttura in tutti i componenti: non solo ammassi e molte singole galassie, ma anche i filamenti di gas che collegano queste strutture. Tra i due principali sistemi di cluster, l’accuratezza di eRosita ha rivelato emissioni di gas su larga scala con una buona risoluzione spaziale. Un vero ponte che include un gruppo di galassie conosciute, ma non abbastanza da spiegare l’intera emissione. La maggior parte del gas nel ponte sembra essere caldo e diffuso e le osservazioni forniscono ampie prove – secondo gli autori – che è il gas filamentoso primordiale molto caldo che collega i cluster. L’intero filamento è lungo 50 milioni di anni luce, ma potrebbe essere anche più grande: gli scienziati ritengono che le immagini ne mostrino solo una parte.
“ERosita dispone di rilevatori molto sensibili per il tipo di raggi X che il gas emette nei filamenti”, spiega Reiprich. “Ha anche un ampio campo visivo e, come obiettivo grandangolare, può catturare un’area relativamente ampia del cielo con una misurazione e con risoluzioni molto elevate. Questa combinazione unica ti consente di creare immagini relativamente brevi di oggetti delle dimensioni di un filo.
Per capire come il lavoro si inserisce nel contesto di un modello cosmologico standard, i ricercatori hanno confrontato le osservazioni con i risultati di una simulazione che ricostruisce l’evoluzione dell’universo. Magnetico. “Le immagini di eRosita sono sorprendentemente simili alla computer grafica. Ciò testimonia la correttezza del modello standard generalmente accettato dell’evoluzione dell’universo ”. La cosa più importante. e la conseguenza più sorprendente di questa scoperta è che i dati mostrano che la sostanza barionica mancante può essere nascosta nei filamenti.
Per saperne di più:
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