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    Gli scienziati iniziano a mappare la rete nascosta che sostiene l'universo

    Un enorme ammasso di galassie dalla simulazione, con filamenti. Credito:Joshua Prendi in prestito usando C-EAGLE

    Dopo aver contato tutto il normale, materia luminosa nei luoghi ovvi dell'universo:galassie, ammassi di galassie e il mezzo intergalattico:ne manca ancora circa la metà. Quindi non solo l'85% della materia nell'universo è costituita da un'incognita, sostanza invisibile soprannominata "materia oscura, "Non riusciamo nemmeno a trovare tutta la piccola quantità di materia normale che dovrebbe esserci.

    Questo è noto come il problema dei "barioni mancanti". I barioni sono particelle che emettono o assorbono luce, come protoni, neutroni o elettroni, che compongono la materia che vediamo intorno a noi. Si pensa che i barioni dispersi siano nascosti in strutture filamentose che permeano l'intero universo, noto anche come "la rete cosmica".

    Ma questa struttura è sfuggente e finora ne abbiamo visto solo scorci. Ora un nuovo studio, pubblicato su Science, offre una visione migliore che ci consentirà di aiutare a mappare l'aspetto.

    La rete cosmica fornisce l'impalcatura della struttura su larga scala nell'universo, previsto dal "modello cosmologico standard". I cosmologi credono che ci sia una rete cosmica oscura, fatto di materia oscura, e una luminosa ragnatela cosmica, costituito principalmente da gas idrogeno. Infatti, si ritiene che il 60% dell'idrogeno creato durante il Big Bang risieda in questi filamenti.

    La rete di filamenti di gas è anche conosciuta come "mezzo intergalattico caldo-caldo" (WHIM), perché è più o meno caldo come l'interno del sole. È probabile che le galassie si formino all'intersezione di due o più di questi filamenti, dove la materia è più densa, con i filamenti che collegano tutti gli ammassi di galassie nell'universo.

    Finora, non siamo stati in grado di rilevare la materia oscura. Questo perché non emette né assorbe luce, quindi non può essere osservato con i normali telescopi. Anche i filamenti della ragnatela cosmica sono molto difficili da trovare in quanto sono molto diffusi e non emettono luce sufficiente per essere rilevati.

    Dalla previsione originale, c'è stata un'intensa ricerca della rete cosmica, utilizzando una varietà di metodi.

    Uno di questi si basa su oggetti luminosi che si trovano sullo sfondo lungo la stessa linea di vista di un filamento di gas. Gli atomi di idrogeno nei filamenti possono assorbire la luce a una specifica lunghezza d'onda nell'ultravioletto. Questo può essere rilevato come linee di assorbimento nella luce dell'oggetto sullo sfondo, quando scomposto in uno spettro per lunghezza d'onda.

    Questo metodo è stato applicato utilizzando quasar, che sono oggetti massicci molto luminosi a grandi distanze, e anche con le galassie di sfondo.

    Galassie che illuminano il web

    Il nuovo studio è riuscito a rilevare il gas in un modo completamente nuovo che consente l'imaging bidimensionale della rete cosmica, piuttosto che fare affidamento sulla posizione casuale di una sorgente luminosa dietro la nuvola di gas utilizzata negli studi di assorbimento.

    L'oggetto che hanno studiato, dal nome accattivante SSA22, è un protocluster, il che significa che è un ammasso di galassie nella sua infanzia. È molto più lontano dei frammenti misurati in precedenza della rete cosmica:la sua luce ha viaggiato per circa 12 miliardi di anni per raggiungerci. Ciò significa che stiamo guardando indietro nel tempo alle prime fasi dell'universo, permettendo agli scienziati di sondare come i filamenti si sono assemblati per la prima volta.

    Alcuni anni fa, un numero estremamente brillante, vicino al suo centro sono state rilevate galassie che formano stelle chiamate "galassie sub-millimetriche". Questo nuovo studio ha trovato 16 di queste galassie e otto potenti sorgenti di raggi X, una rara sovra-densità di tali oggetti in questa prima epoca. Gli oggetti forniscono un'abbondante quantità di radiazioni ionizzanti a tutto il gas idrogeno dei filamenti, che fa emettere luce che possiamo rilevare, una tecnica che è molto più promettente dell'assorbimento.

    Un altro mistero che questo studio aiuta a risolvere è la formazione di galassie submillimetriche. La spiegazione più condivisa è che si formino come risultato della fusione di due galassie normali, quindi formando una galassia massiccia con il doppio della quantità di luce.

    Però, le simulazioni al computer mostrano che queste galassie possono crescere dal gas freddo che si riversa dalla vicina rete cosmica. Questo scenario è confermato da questo nuovo studio.

    Mappa che mostra i filamenti di gas (blu) che corrono dall'alto verso il basso dell'immagine. I punti bianchi sono galassie formatrici di stelle molto attive che vengono alimentate dai filamenti. Credito:Hideki Umehata

    Mappa dettagliata

    Il nuovo studio apre la strada a una più sistematica, mappatura bidimensionale dei filamenti di gas che può raccontarci i loro moti nello spazio.

    Studi futuri aiutano a mappare ulteriormente la rete cosmica nascosta. Oltre a guardare ammassi di galassie pieni di oggetti luminosi, possiamo anche tracciare l'emissione del web nelle lunghezze d'onda radio o dei raggi X. Però, i raggi X tracciano un gas molto più caldo della maggior parte del WHIM. Il proposto osservatorio a raggi X Athena fornirà un quadro completo dei filamenti caldi attorno agli ammassi di galassie nell'universo vicino.

    Un'altra missione proposta per oltre il 2050 è quella di utilizzare lo sfondo cosmico a microonde, la luce rimasta dal Big Bang, come "luce di sfondo" e cercare le impronte sottili lasciate in esso dalla rete cosmica.

    Tutti questi strumenti riveleranno l'intera struttura della rete cosmica e ci forniranno un censimento definitivo della materia nell'universo.

    Cosa c'è di più, sappiamo che i barioni si depositano nei filamenti di materia oscura dell'universo per creare i propri filamenti, come schiuma su un'onda esistente. Ciò significa che mappe dettagliate dei filamenti di gas possono aiutarci a tracciare la struttura della materia oscura più nascosta e, in definitiva, aiutaci a capire la sua natura misteriosa.

    Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale.




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