Gli astronomi del MIT hanno scoperto nuovi e insoliti quartieri galattici che studi precedenti avevano trascurato. I loro risultati, pubblicato oggi, suggeriscono che circa l'1% degli ammassi di galassie sembra atipico e può essere facilmente erroneamente identificato come una singola galassia luminosa. Mentre i ricercatori lanciano nuovi telescopi per la caccia ai cluster, devono prestare attenzione a queste scoperte o rischiano di avere un'immagine incompleta dell'universo.

Gli ammassi di galassie contengono da centinaia a migliaia di galassie legate insieme dalla gravità. Si muovono attraverso una zuppa calda di gas chiamata mezzo intracluster, che contiene più massa di tutte le stelle in tutte le galassie al suo interno. Questo gas caldo alimenta la formazione stellare mentre si raffredda ed emette radiazioni a raggi X che possiamo osservare con i telescopi spaziali.

Questa nube di gas brillante crea un alone sfocato di raggi X attorno agli ammassi di galassie, distinguendoli da sorgenti puntiformi più discrete di raggi X prodotti da, Per esempio, una stella o quasar. Però, alcuni quartieri galattici rompono questo stampo, come ha appreso il professore associato del MIT Michael McDonald nove anni fa.

Nel 2012, McDonald ha scoperto un cluster diverso da qualsiasi altro, che brillava come una sorgente puntiforme nei raggi X. La sua galassia centrale ospita un famelico buco nero che consuma materia ed emette raggi X così luminosi da coprire la radiazione diffusa del mezzo intracluster. Nel suo nucleo, l'ammasso forma stelle a una velocità circa 500 volte superiore rispetto alla maggior parte degli altri ammassi, dandogli il bagliore blu di una giovane popolazione di stelle invece della tipica tonalità rossa delle stelle che invecchiano.

"Cercavamo un sistema come questo da decenni, " McDonald dice del cluster Phoenix. Eppure, era stata osservata e tramandata anni prima, presume essere una singola galassia invece di un ammasso. "Era nell'archivio da decenni e nessuno l'ha visto. Stavano guardando oltre perché non sembrava giusto."

E così, McDonald si chiedeva, quali altri insoliti cluster potrebbero essere in agguato nell'archivio, in attesa di essere trovato? Così, è nata l'indagine Clusters Hiding in Plain Sight (CHiPS).

Taweewat Somboonpanyakul, uno studente laureato nel laboratorio di McDonald's, dedicò il suo intero dottorato di ricerca. al sondaggio CHIPS. Ha iniziato selezionando potenziali candidati cluster da decenni di osservazioni a raggi X. Ha usato i dati esistenti dai telescopi terrestri nelle Hawaii e nel New Mexico, e ha visitato i telescopi Magellan in Cile per acquisire nuove immagini delle sorgenti rimanenti, a caccia di galassie vicine che rivelerebbero un ammasso. Nei casi più promettenti, ha ingrandito con telescopi a risoluzione più elevata come il Chandra X-Ray Observatory e il telescopio spaziale Hubble.

Dopo sei anni, l'indagine CHIPS è giunta al termine. Oggi in Il Giornale Astrofisico , Somboonpanyakul ha pubblicato i risultati cumulativi del sondaggio, che includono la scoperta di tre nuovi ammassi di galassie. Uno di questi cluster, CHIPS1911+4455, è simile all'ammasso di Phoenix in rapida formazione di stelle ed è stato descritto in un articolo a gennaio in Le Lettere del Giornale Astrofisico . È una scoperta entusiasmante poiché gli astronomi conoscono solo pochi altri ammassi simili a Phoenix. Questo cluster invita a ulteriori studi, però, in quanto ha una forma attorcigliata con due braccia tese, mentre tutti gli altri cluster a raffreddamento rapido sono circolari. I ricercatori ritengono che potrebbe essersi scontrato con un ammasso di galassie più piccolo. "È super unico rispetto a tutti gli ammassi di galassie che ora conosciamo, "dice Somboonpanyakul.

In tutto, il sondaggio CHiPS ha rivelato che i vecchi sondaggi a raggi X hanno perso circa l'1% dei quartieri galattici perché hanno un aspetto diverso dal tipico ammasso. Questo può avere implicazioni significative, poiché gli astronomi studiano gli ammassi di galassie per apprendere come l'universo si espande e si evolve. "Dobbiamo trovare tutti i cluster per ottenere quelle cose giuste, " spiega McDonald. "Il novantanove per cento di completamento non è sufficiente se si vuole spingere la frontiera".

Mentre gli scienziati scoprono e studiano più di questi insoliti ammassi di galassie, possono capire meglio come si inseriscono nel più ampio quadro cosmico. A questo punto, non sanno se un piccolo numero di grappoli è sempre in questo strano, stato simile alla fenice, o se questa è forse una fase tipica che tutti gli ammassi subiscono per un breve periodo di tempo, circa 20 milioni di anni, un momento fugace per gli standard dello spaziotempo. È difficile per gli astronomi capire la differenza, in quanto ottengono solo una singola istantanea di ogni cluster quasi congelata nel tempo. Ma con più dati, possono creare modelli migliori della fisica che governa questi quartieri galattici.

La conclusione dell'indagine CHiPS coincide con il lancio di un nuovo telescopio a raggi X, eROSITA, che mira a far crescere il nostro catalogo di cluster da poche centinaia a decine di migliaia. Ma a meno che non cambino il modo in cui cercano quei grappoli, mancheranno centinaia che si discostano dalla norma. "Le persone che stanno costruendo le ricerche di cluster per questo nuovo telescopio a raggi X devono essere consapevoli di questo lavoro, " dice McDonald. "Se perdi l'1 percento dei cluster, c'è un limite fondamentale alla comprensione dell'universo."

Questa storia è stata ripubblicata per gentile concessione di MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un popolare sito che copre notizie sulla ricerca del MIT, innovazione e didattica.