Rete, ragnatela, spugna.... Queste sono le immagini che abbiamo usato per descrivere il 'tessuto" dell' universo. Ma ecco un'immagine ottenuta con uno spettrografo. Non è molto diversa da quella che avevamo immaginato.
Grazie a uno studio guidato dall’Università di Milano-Bicocca, sono state ottenute le prime immagini del filamento cosmico – risalente a quando l’universo aveva solo due miliardi di anni – che unisce due galassie in formazione. Alla ricerca ha preso parte anche Valentina D’Odorico dell’Inaf di Trieste. Il risultati sono stati pubblicati su Nature Astronomy
Ufficio stampa Inaf 30/01/2025
Le prime immagini ad alta definizione della “ragnatela cosmica” che struttura l’universo sono state ottenute grazie a uno studio guidato da ricercatori dell’Università di Milano-Bicocca in collaborazione con l’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf). Grazie a Muse (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), innovativo spettrografo installato presso il Very Large Telescope dell’European Southern Observatory, in Cile, il team ha catturato una struttura cosmica risalente a un universo molto giovane. La scoperta, pubblicata ieri su Nature Astronomy, apre una nuova prospettiva per comprendere l’essenza della materia oscura.
Immagine di un’ampia regione dell’universo come predetta da simulazioni basate sul modello cosmologico attuale e condotte con super computer. Nell’immagine osserviamo, in bianco, il tenue bagliore del gas presente nei filamenti cosmici che disegna una fitta trama cosmica. All’intersezione di questi filamenti, in rosso, è visibile il gas all’interno delle galassie, che dà vita a nuove stelle. Crediti: Alejandro Benitez-Llambay/Università di Milano-Bicocca
Sfruttando le capacità offerte dal sofisticato strumento, il gruppo di ricerca coordinato da Michele Fumagalli e Matteo Fossati dell’Università di Milano-Bicocca ha condotto una delle più ambiziose campagne di osservazione con Muse mai completata in una singola regione di cielo, acquisendo dati per centinaia di ore.
Un solido pilastro della cosmologia moderna è l’esistenza della materia oscura che, costituendo circa il 90 per coento per cento di tutta la materia presente nell’universo, determina la formazione e l’evoluzione di tutte le strutture che osserviamo su grandi scale nel cosmo. «Sotto l’effetto della forza di gravità, la materia oscura disegna un’intricata trama cosmica composta da filamenti, alle cui intersezioni si formano le galassie più brillanti», spiega Fumagalli. «Questa ragnatela cosmica è l’impalcatura su cui si creano tutte le strutture visibili nell’universo: all’interno dei filamenti il gas scorre per raggiungere e alimentare la formazione di stelle nelle galassie».
In rosso, l’immagine del gas diffuso contenuto all’interno del filamento cosmico che connette due galassie, evidenziate da una stella gialla, estendendosi su una distanza di tre milioni di anni luce. Crediti: Davide Tornotti/Università di Milano-Bicocca
«Per molti anni, le osservazioni di questa ragnatela cosmica sono state impossibili: il gas presente in questi filamenti è infatti così diffuso da emettere solo un tenue bagliore, indistinguibile dagli strumenti allora disponibili», commenta Fossati. Muse, grazie alla sua elevata sensibilità alla luce, ha consentito agli scienziati di ottenere immagini dettagliate di questa ragnatela cosmica. Lo studio guidato da Davide Tornotti, dottorando dell’Università di Milano-Bicocca, e collaboratori ha utilizzato questi dati ultrasensibili per produrre l’immagine più nitida mai ottenuta di un filamento cosmico che si estende su una distanza di tre milioni di anni luce attraverso due galassie che ospitano ciascuna un buco nero supermassiccio.
«Catturando la debole luce proveniente da questo filamento, che ha viaggiato per poco meno di 12 miliardi di anni prima di giungere a Terra, siamo riusciti a caratterizzarne con precisione la forma e abbiamo tracciato, per la prima volta con misure dirette, il confine tra il gas che risiede nelle galassie e il materiale contenuto nella ragnatela cosmica», spiega Tornotti. «Attraverso alcune simulazioni dell’universo con i supercomputer, abbiamo inoltre confrontato le previsioni del modello cosmologico attuale con i nuovi dati, trovando un sostanziale accordo tra la teoria corrente e le osservazioni».
«Quando quasi dieci anni fa Michele Fumagalli mi ha proposto di partecipare a queste osservazioni ultra-profonde con lo strumento Muse ho accettato con grande entusiasmo, perché le potenzialità dello studio erano veramente moltissime», ricorda Valentina D’Odorico, ricercatrice Inaf e co-autrice del lavoro. «Abbiamo già pubblicato vari lavori basati su questi dati, ma il risultato ottenuto nell’articolo guidato da Tornotti può essere considerato il coronamento del progetto. Infatti, non solo vengono identificate le sovradensità occupate dai nuclei galattici attivi presenti nel campo e il filamento che li unisce, ma tali strutture confrontate in modo quantitativo con le predizioni di simulazioni numeriche sono in accordo con un modello di formazione delle strutture cosmiche che adotta materia oscura fredda».
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