La ragnatela della velocità cosmica è rappresentata dalle superfici dei nodi in rosso e dalle superfici dei filamenti in grigio. Le linee nere con le frecce illustrano i flussi di velocità locali all'interno dei filamenti e verso i nodi. Il bacino di attrazione del Superammasso di Laniakea che include la nostra galassia, la Via Lattea, è rappresentato da una superficie blu. La regione visualizzata si estende per un miliardo di anni luce. Credito:Daniel Pomarede, Yehuda Hoffman, R. Brent Tully e Helene Courtois. Credito:Daniel Pomarede, Yehuda Hoffman, R. Brent Tully, Helene Courtois.
La rete cosmica, la distribuzione della materia sulle scale più grandi dell'universo, è stata generalmente definita attraverso la distribuzione delle galassie. Ora, un nuovo studio di un team di astronomi francesi, Israele e Hawaii dimostrano un nuovo approccio. Invece di usare le posizioni delle galassie, hanno mappato i movimenti di migliaia di galassie. Poiché le galassie sono attratte dagli attrattori gravitazionali e si allontanano dalle regioni vuote, questi movimenti hanno permesso al team di localizzare la materia più densa in ammassi e filamenti e l'assenza di materia in regioni chiamate vuoti.
La materia era distribuita in modo quasi omogeneo nell'universo primordiale, con solo minuscole variazioni di densità. Nei 14 miliardi di anni di storia dell'universo, la gravità ha agito per riunire la materia in alcuni luoghi e lasciare altri luoghi sempre più vuoti. Oggi, la materia forma una rete di nodi e filamenti di collegamento denominata rete cosmica. La maggior parte di questa materia è in una forma misteriosa, la cosiddetta "materia oscura". Le galassie si sono formate alle più alte concentrazioni di materia e fungono da fari che illuminano la struttura cosmica sottostante.
La rete della velocità cosmica appena definita definisce la struttura dell'universo solo dalle informazioni sulla velocità. In quelle regioni con abbondanti osservazioni, la struttura della ragnatela di velocità e quella dedotta dalle posizioni dei fari della galassia sono simili. Questo accordo fornisce una forte conferma dell'idea fondamentale che la struttura si è sviluppata dalla crescita di fluttuazioni inizialmente minuscole attraverso l'attrazione gravitazionale.
L'analisi della rete di velocità cosmica è stata guidata da Daniel Pomarede, Centro di energia atomica, Francia, con la collaborazione di Helene Courtois dell'Università di Lione, Francia; Yehuda Hoffman all'Università Ebraica, Israele; e Brent Tully all'Istituto di Astronomia dell'Università delle Hawaii.
"Con i moti delle galassie, possiamo dedurre dove si trova tutta la massa:le galassie e la materia trasparente 5 volte più abbondante (di solito erroneamente chiamata materia oscura). Questa massa gravitante totale, insieme all'espansione dell'universo, è responsabile dei moti che creano l'architettura dell'universo. La gravità delle galassie da sola non può creare questa rete che vediamo, " ha detto il dottor Courtois.
Il dottor Tully aggiunge, "Inoltre, un'ampia fascia dell'universo è nascosta dietro il disco oscurante della nostra galassia, la Via Lattea. La nostra ricostruzione della struttura con la rete di velocità sta rivelando per la prima volta filamenti di materia che si estendono per tutto il cielo e sono facilmente seguiti attraverso queste regioni di oscuramento".
Questa definizione della rete della velocità cosmica è stata resa possibile dall'ampia e coerente raccolta di distanze e velocità delle galassie nella serie Cosmicflows. L'analisi attuale si basa su uno studio di 8, 000 galassie nella seconda versione di Cosmicflows. La terza uscita, con oltre il doppio delle distanze e delle velocità galattiche è già disponibile, e rivelerà la rete della velocità cosmica con dettagli sempre più ricchi.
L'elemento chiave del programma è l'acquisizione di buone distanze dalle galassie. Vengono utilizzati diversi metodi, come sfruttare le note luminosità di vecchie stelle che stanno appena iniziando a bruciare elio nei loro nuclei, e la relazione tra la velocità di rotazione delle galassie e il numero di stelle che possiedono. Le osservazioni hanno coinvolto decine di telescopi in tutto il mondo e nello spazio e a lunghezze d'onda dalla luce visibile attraverso l'infrarosso alla radio.
"Il metodo della rete di velocità per la mappatura del cosmo è analogo all'uso della tettonica a zolle in geologia. Aiuta a capire non solo la disposizione attuale dell'universo, ma anche il movimento delle masse invisibili sottostanti responsabili di quella topologia, " ha detto il dottor Courtois.
Il team ha prodotto un ampio video che dimostra la rete della velocità cosmica. In primo luogo spiega i concetti alla base della ricostruzione del web di velocità cosmica, seguita da una descrizione dei suoi elementi principali. Il video mostra quindi come i flussi cosmici sono organizzati all'interno della sua struttura, e come il bacino di attrazione del Laniakea Supercluster recentemente mappato risieda all'interno dei suoi elementi. Nella sequenza finale, lo spettatore entra in un'esplorazione immersiva della struttura filamentosa dell'universo locale, navigando all'interno dei filamenti e visitando i nodi maggiori come il Grande Attrattore. Il video di 11 minuti è collegato di seguito e disponibile su https://vimeo.com/pomarede/vweb.
La mappa tridimensionale può essere esplorata anche in una visualizzazione interattiva, utilizzando la piattaforma gratuita online Sketchfab. Si tratta di un potente strumento per visualizzare interattivamente la struttura da qualsiasi punto di vista e confrontarla con la distribuzione delle galassie; ci si può tuffare all'interno dei filamenti ed esplorarli in immersione. Con un hardware di realtà virtuale appropriato, può essere utilizzato anche in modalità VR. Questa visualizzazione segna una pietra miliare poiché la prima volta che un tale set di dati interattivo verrà incorporato nella versione online dell'articolo scientifico che appare nel Giornale Astrofisico . Tutti sono invitati ad interagire con i dati sottostanti, o su https://sketchfab.com/models/754cb85550fb42588175f8a215718521.
