Fig. 1. (Sinistra) Ammasso di galassie MACS J1206 osservato con il telescopio Subaru. (Destra) Immagine ingrandita della sinistra dal telescopio spaziale Hubble. Credito:NASA/ESA, Umetsu et al. 2012, ApJ
Mentre gli appassionati di scienza di tutto il mondo salutano il leggendario cosmologo Stephen Hawking, i ricercatori continuano a fare importanti scoperte sull'evoluzione degli ammassi di galassie che catturano l'immaginazione.
Ora, una collaborazione internazionale tra Yutaka Fujita dell'Università di Osaka e ricercatori di Taiwan, Italia, Giappone, e gli Stati Uniti hanno trovato una nuova legge fondamentale che stabilisce l'evoluzione degli ammassi di galassie. Hanno recentemente riportato lo studio in The Giornale Astrofisico .
Gli ammassi di galassie sono il corpo celeste più grande dell'Universo (Fig.1). Però, è stato difficile misurare con precisione la loro dimensione e massa perché sono costituiti principalmente da materia oscura che non possiamo osservare direttamente. Un modo per osservare indirettamente la materia oscura è utilizzare l'effetto di lente gravitazionale basato sulla teoria della relatività di Einstein. I raggi di luce di una galassia dietro un ammasso sono attratti dalla gravità dell'ammasso mentre lo attraversano, e i loro percorsi sono piegati (Fig.2). Questo è esattamente lo stesso effetto di una lente, focalizzando la luce della galassia lontana e distorcendone la forma. Se possiamo misurare la distorsione della forma per molte galassie di sfondo, possiamo rivelare il campo gravitazionale dell'ammasso, e come risultato, possiamo misurarne con precisione le dimensioni e la massa.
Fig. 2. Figura schematica della lente gravitazionale. I raggi di luce di una galassia di fondo sono piegati dalla gravità di un ammasso di galassie. Credito:Yutaka Fujita
"Una difficoltà nella nostra ricerca, " spiega Keiichi Umetsu all'Academia Sinica di Taiwan, "era che erano necessarie misurazioni accurate della distorsione." Per superare questo problema, il team di ricerca ha utilizzato dati osservativi precisi dal telescopio spaziale Hubble della NASA e dal telescopio Subaru gestito dall'Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone.
Combinando con i dati sulla temperatura del gas dal satellite a raggi X Chandra, il gruppo di ricerca ha esaminato statisticamente questi ultimi dati e ha scoperto che sono conformi a una semplice legge rappresentata solo dalla dimensione, messa, e la temperatura del gas dei cluster. Inoltre, sfruttando appieno le simulazioni al computer, hanno mostrato che i cluster sono cresciuti da 4 a 8 miliardi di anni secondo la legge. Teoricamente, la legge significa che quei giganteschi grappoli sono ancora in adolescenza, crescere attirando una grande quantità di sostanze circostanti con la loro forte gravità (Fig.3).
"Abbiamo scoperto la legge che regola la crescita degli ammassi di galassie, " Dice Fujita. "I cluster hanno una struttura interna creata in modo univoco in uno scatto di crescita precoce".
Fig. 3. (Sinistra) Ammasso in crescita che attrae molte galassie e materia oscura. Le galassie stanno rapidamente diminuendo e la temperatura del gas tende ad aumentare. La nuova legge indica che i cluster sono in questo stato. (A destra) Grappolo maturo in uno stato calmo, attrarre poco materiale. Credito:Yutaka Fujita
La legge è così semplice che possiamo usarla per calibrare le relazioni massa osservabile del cluster, che sono un ingrediente chiave per lo studio delle leggi cosmologiche dell'Universo.
"La nostra ricerca ci avvicina alla spiegazione della storia evolutiva degli ammassi e dell'Universo, " aggiunge Fujita.
