Rappresentazione artistica delle 14 galassie rilevate da ALMA come appaiono nei primissimi anni, universo molto lontano. Queste galassie sono in fase di fusione e alla fine formeranno il nucleo di un enorme ammasso di galassie. Credito:NRAO/AUI/NSF; S. Dagnello
Scrutando in profondità nello spazio - un incredibile 90 percento del percorso attraverso l'universo osservabile - gli astronomi hanno assistito all'inizio di un gigantesco tamponamento cosmico, l'imminente collisione di 14 giovani, galassie stellate.
Questa antica megafusione è destinata ad evolversi in una delle strutture più massicce dell'universo conosciuto:un ammasso di galassie, legato gravitazionalmente dalla materia oscura e nuotando in un mare di caldo, gas ionizzato.
Utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un team internazionale di scienziati ha scoperto una concentrazione sorprendentemente densa di 14 galassie che sono pronte a fondersi, formando il nucleo di quello che alla fine diventerà un colossale ammasso di galassie.
Questo scontro galattico strettamente legato, noto come protocluster, si trova a circa 12,4 miliardi di anni luce di distanza, il che significa che la sua luce ha iniziato a viaggiare verso di noi quando l'universo aveva solo 1,4 miliardi di anni, o circa un decimo della sua età attuale. Le sue singole galassie stanno formando stelle fino a 1, 000 volte più veloci della nostra galassia natale e sono stipati all'interno di una regione di spazio solo circa tre volte la dimensione della Via Lattea. L'ammasso di galassie risultante finirà per rivaleggiare con alcuni degli ammassi più massicci che vediamo nell'universo oggi.
I risultati sono pubblicati sulla rivista Natura .
Zoom sulle galassie scoperte da ALMA che si stanno evolvendo in un ammasso di galassie. Il campo esterno proviene da dati presi dall'Osservatorio spaziale di Hershel. L'immagine centrale - una parte di un'indagine molto più ampia del South Pole Telescope di NSF - ha scoperto la lontana sorgente galattica che è stata studiata da ALMA per rivelare le 14 galassie. Attestazione:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Miller &S. Chapman et al.; Herschel; telescopio del polo sud; (NRAO/AUI/NSF) B. Saxton
"L'aver catturato un enorme ammasso di galassie in preda alla formazione è di per sé spettacolare, " ha detto Scott Chapman, un astrofisico alla Dalhousie University di Halifax, Canada, specializzato in cosmologia osservativa e studia le origini della struttura nell'universo e l'evoluzione delle galassie.
"Ma, il fatto che ciò stia accadendo così presto nella storia dell'universo pone una sfida formidabile alla nostra comprensione odierna del modo in cui le strutture si formano nell'universo, " Egli ha detto.
Durante i primi milioni di anni della storia cosmica, la materia normale e la materia oscura cominciarono ad aggregarsi in concentrazioni sempre più grandi, dando origine ad ammassi di galassie, gli oggetti più grandi dell'universo conosciuto. Con masse paragonabili a un milione di miliardi di soli, gli ammassi possono contenere fino a mille galassie, grandi quantità di materia oscura, buchi neri giganteschi, e gas che emette raggi X che raggiunge temperature di oltre un milione di gradi.
La teoria attuale e i modelli al computer suggeriscono che protocluster massicci come quello osservato da ALMA, però, avrebbe dovuto impiegare molto più tempo per evolversi.
"Come questo assemblaggio di galassie sia diventato così grande così velocemente è un po' un mistero, non è stato costruito gradualmente nel corso di miliardi di anni, come potrebbero aspettarsi gli astronomi, "ha detto Tim Miller, un dottorando alla Yale University e coautore del documento.
"Questa scoperta offre un'incredibile opportunità per studiare come gli ammassi di galassie e le loro enormi galassie si sono uniti in questi ambienti estremi".
Questo particolare protoammasso galattico, designato SPT2349-56, è stato osservato per la prima volta come una debole macchia di luce a lunghezza d'onda millimetrica nel 2010 con il South Pole Telescope della National Science Foundation. Le osservazioni di follow-up con il telescopio Atacama Pathfinder Experiment (APEX) hanno contribuito a confermare che si trattava in realtà di una sorgente galattica estremamente distante e degna di osservazioni di follow-up con ALMA. La risoluzione e la sensibilità superiori di ALMA hanno permesso agli astronomi di distinguere non meno di 14 singoli oggetti in una regione di spazio incredibilmente piccola, confermando che l'oggetto era l'esempio archetipico di un protocluster in una fase di sviluppo molto precoce.
L'estrema distanza di questo ammasso e le sue componenti chiaramente definite offrono agli astronomi un'opportunità senza precedenti di studiare alcuni dei primi passi della formazione degli ammassi meno di 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang. Utilizzando i dati ALMA come condizioni di partenza per sofisticate simulazioni al computer, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare come questa attuale collezione di galassie probabilmente crescerà e si evolverà nel corso di miliardi di anni.
"ALMA ci ha dato, per la prima volta, un chiaro punto di partenza per prevedere l'evoluzione di un ammasso di galassie. Col tempo, le 14 galassie che abbiamo osservato smetteranno di formare stelle e si scontreranno e si fonderanno in un'unica galassia gigantesca, " ha detto Chapman.
Questa ricerca è presentata in un articolo intitolato "Un nucleo massiccio per un ammasso di galassie a un redshift di 4,3, " di T.B. Miller, et al., che appare sul giornale Natura .
