Per comprendere la materia più ordinaria dell'universo e le cose straordinarie che le accadono, un team di astronomi guidato da Yale ha fatto un tuffo profondo nella nebbia cosmica.

Hanno appreso nuovi dettagli intriganti sulla dinamica dei barioni, la raccolta di particelle subatomiche (inclusi protoni e neutroni) che rappresenta gran parte della materia visibile nell'universo. La maggior parte dei barioni risiede nel mezzo intergalattico (IGM), che è lo spazio tra le galassie dove la materia non è né legata né tirata dai sistemi circostanti.

In un nuovo studio, Il socio post-dottorato di Yale Nir Mandelker e il professor Frank C. van den Bosch riferiscono sulla simulazione più dettagliata di sempre di una vasta area dell'IGM. Per la prima volta, hanno potuto vedere quanto freddo, dense nubi di gas nell'IGM si organizzano e reagiscono all'interno di "fogli" o "pancake" di materia molto più grandi nella vastità dello spazio.

I risultati appaiono in Lettere per riviste astrofisiche .

I ricercatori hanno cercato per anni di mettere insieme le strutture e le proprietà dell'IGM, in parte per testare il modello standard della cosmologia del Big Bang, che prevede che l'80%-90% dei barioni siano nell'IGM, ma anche per indagare sul ruolo cruciale dell'IGM come fonte di combustibile dell'universo.

"Il motivo per cui le galassie sono in grado di formare stelle continuamente è perché il gas fresco fluisce nelle galassie dall'IGM, " disse Mandelker, autore principale dello studio. "È chiaro che le galassie esaurirebbero il gas in tempi brevissimi se non accumulassero gas fresco dall'IGM".

Eppure, rilevare il gas dell'IGM è stato estremamente difficile. A differenza delle galassie, che brillano alla luce delle stelle, il gas nell'IGM non è quasi mai abbastanza luminoso da poter essere rilevato direttamente. Anziché, deve essere studiato indirettamente, attraverso l'assorbimento della luce di fondo. Tali studi di assorbimento consentono ai ricercatori di conoscere la densità e la composizione chimica delle nuvole di gas; in particolare, sono in grado di scoprire se la formazione stellare nelle galassie vicine ha inquinato il gas con metalli (elementi più pesanti dell'elio).

Con la sua nuova simulazione, il team di Yale ha imparato molto, comprese le nuove proprietà di quei fogli di barioni sopra menzionati.

"Queste sono distribuzioni appiattite della materia, noto come 'frittelle, ' che si estendono per molti milioni di anni luce, " ha detto van den Bosch. "Abbiamo scoperto che invece di essere distribuito senza problemi, il gas in queste frittelle si frantuma in quella che assomiglia a una "nebbia cosmica" composta da minuscoli, nubi discrete di gas relativamente freddo e denso".

Si pensava che tali dense nubi di gas si formassero solo in aree dello spazio vicine alle galassie, dove il gas è naturalmente più denso. Ma la nuova simulazione mostra che possono anche condensare fuori dall'IGM a bassa densità. I ricercatori hanno detto che il fenomeno si verifica naturalmente, come conseguenza di un'instabilità innescata dall'efficiente raffreddamento del gas.

Un altro aspetto di questa nebbia cosmica, basato sulla simulazione di Yale, è che è incontaminato; è troppo lontano da qualsiasi galassia per essere inquinato dai metalli. Secondo Mandelker, questo è significativo perché spiega recenti, osservazioni sconcertanti di densi, nubi prive di metalli a grandi distanze dalle galassie. Gli astronomi non potrebbero spiegare questo fenomeno, ma la nuova simulazione suggerisce che la loro presenza potrebbe essere semplicemente il risultato di un processo naturale.

"Il nostro lavoro evidenzia l'importanza di risolvere correttamente le proprietà del gas nell'IGM, che spesso viene trascurato a favore di una migliore risoluzione delle galassie centrali, " Ha detto Mandelker. "È stato molto difficile capire come il gas nell'IGM potesse diventare così denso e otticamente denso, soprattutto quando le precedenti generazioni di simulazioni cosmologiche non hanno rivelato alcun gas così denso nell'IGM".