Una convinzione comune tra gli astronomi è che i gruppi e gli ammassi di galassie differiscano principalmente nel numero di galassie che contengono:ci sono meno galassie nei gruppi e più galassie negli ammassi. Guidati da Maret Einasto, gli astronomi dell'Osservatorio di Tartu dell'Università di Tartu hanno deciso di approfondire il problema e hanno scoperto ancora più differenze tra gruppi e ammassi.

La struttura dell'universo può essere descritta come una rete gigante, una rete cosmica, con catene (filamenti) di singole galassie e piccoli gruppi di galassie che collegano ricchi gruppi di galassie e ammassi che possono contenere migliaia di galassie. Tra i sistemi galattici ci sono vuoti giganteschi con quasi nessuna materia visibile (galassie e gas). Gruppi e ammassi di galassie possono, a loro volta, formare sistemi ancora più grandi chiamati superammassi.

Nel loro studio, gli astronomi di Tartu hanno utilizzato dati sui gruppi di galassie, sulle galassie più luminose (le cosiddette galassie principali) e sui loro dintorni. L'obiettivo era combinare questi dati per vedere se potevano fornire nuove informazioni sulla possibile classificazione di gruppi di diverse dimensioni.

Lo studio ha dimostrato che i gruppi e gli ammassi di galassie possono essere divisi in due classi con proprietà abbastanza diverse. I processi fisici che influenzano la formazione e l'evoluzione delle principali galassie in gruppi e ammassi differiscono nei gruppi ricchi e poveri.

Nel lavoro, i ricercatori hanno descritto l’ambiente dei gruppi in due modi diversi. Innanzitutto, hanno descritto la rete cosmica in termini di campo di densità generale, con i superammassi come le regioni ad alta densità più grandi e i vuoti come regioni a bassa densità. In secondo luogo, hanno calcolato la distanza dall’asse del filamento più vicino per ciascun gruppo di galassie. Questa distanza mostra se il gruppo si trova in un filamento, vicino o lontano dai filamenti.

I ricercatori hanno diviso le galassie principali dei gruppi di galassie in galassie senza formazione stellare attiva (queste galassie sono prevalentemente rosse) e galassie in cui la formazione stellare è attualmente attiva (le stelle giovani conferiscono a queste galassie il loro colore blu). Tuttavia, hanno trovato anche galassie rosse che formano stelle tra le galassie principali dei gruppi.

Confrontando le proprietà delle galassie principali in gruppi di diversa luminosità (o ricchezza), si è scoperto che i gruppi rientrano in due classi principali:gruppi ad alta luminosità e ammassi, in cui quasi tutte le galassie principali sono galassie rosse che non formano stelle. e gruppi poveri a bassa luminosità, che possono avere, oltre a quelli senza formazione stellare attiva, anche galassie blu o rosse che formano stelle come galassie principali.

Le differenze tra gruppi e ammassi non si limitano alla luminosità:ogni campione può essere diviso in due in base a una caratteristica. Inoltre, si è scoperto che i gruppi e gli ammassi di galassie ad alta luminosità si trovano tutti in filamenti in regioni ad alta densità.

Tutti gli ammassi più luminosi e ricchi si trovano in filamenti nei superammassi. Al contrario, gruppi di galassie a bassa luminosità e singole galassie possono essere trovati ovunque nella rete cosmica, comprese le regioni a bassa densità:nei vuoti, situati in filamenti sparsi o anche abbastanza lontani dai filamenti. È interessante notare che nei superammassi la luminosità dei gruppi di galassie poveri con lo stesso numero di membri è molto più elevata rispetto ai superammassi esterni.

Lo studio ha dimostrato che le proprietà dinamiche dei gruppi ricchi con galassie principali che non producono più stelle differiscono anche da quelle dei gruppi con galassie principali con formazione stellare attiva. Nel primo caso, le galassie principali si trovano per lo più nel centro del gruppo o dell'ammasso, mentre le galassie principali che formano stelle possono essere piuttosto lontane dal centro del gruppo.

Gli astronomi hanno scoperto che la relazione tra le dispersioni di velocità stellare delle galassie principali e le dispersioni di velocità di gruppo, nota da studi precedenti, non è valida nel caso di ammassi molto ricchi, specialmente negli ammassi con galassie principali che non formano stelle.

Descrivere le proprietà della struttura dell'universo e il modo in cui si formano ed evolvono è uno dei compiti fondamentali della cosmologia. I risultati ampliano la nostra comprensione della formazione e dell'evoluzione dei gruppi e degli ammassi di galassie e delle loro principali galassie nella rete cosmica.

I ricchi ammassi di galassie possono formarsi solo in regioni dove la densità complessiva della materia è sufficientemente elevata e dove c’è abbondanza di gas necessario per la formazione stellare. In tali regioni, ai cluster ricchi possono aggiungersi altri gruppi e cluster (ugualmente ricchi). Nelle regioni a bassa densità (le aree attualmente vuote), si possono formare solo gruppi piuttosto poveri, che si trovano piuttosto distanti tra loro, e quindi ci sono poche fusioni.

I risultati della ricerca suggeriscono anche che i processi fisici che influenzano la formazione e l’evoluzione delle principali galassie in gruppi e ammassi sono diversi nei gruppi ricchi e in quelli poveri. L'evoluzione delle singole galassie e delle galassie principali in piccoli gruppi è principalmente influenzata dai processi all'interno e attorno ai loro aloni di materia oscura; l'impatto di altre galassie e ambienti più distanti (fusioni di gruppi di galassie, ecc.) è importante soprattutto negli ammassi ricchi.

Lo studio ha inoltre sottolineato l'importanza dei superammassi di galassie come ambiente unico per la formazione e l'evoluzione delle galassie e dei sistemi galattici.

Nella ricerca sulle galassie e sui gruppi di galassie, il prossimo passo del gruppo di lavoro utilizzerà i nuovi dati osservativi, compresi i dati sulle galassie molto deboli. L'Osservatorio di Tartu partecipa a numerosi programmi di osservazione di questo tipo.

L'articolo è pubblicato sulla rivista Astronomy &Astrophysics .

Ulteriori informazioni: Maret Einasto et al, Gruppi e ammassi di galassie e le loro galassie più luminose all'interno della rete cosmica, Astronomia e astrofisica (2023). DOI:10.1051/0004-6361/202347504

Informazioni sul giornale: Astronomia e astrofisica

Fornito dal Consiglio estone per la ricerca