Il ponte più lungo dell’universo: 50 milioni di anni luce

Immagine ottica del sistema cluster Abell 3391/95. Crediti: Reiprich Et al., A & A

Forse la domanda che tutti si sono posti – da bambini o da adulti – almeno una volta nella vita è: “Ma che forma avrà l’universo?” Se chiedi a un astronomo, lui o lei sarà in grado di parlarti della sua densità, geometria o spazio-tempo, e delle entità create insieme – e deformate insieme nelle migliaia di forme estreme che l’universo può assumere dentro di sé – il momento della nascita dell’universo: il Big Bang. Nonostante la nostra visione un po ‘limitata, sappiamo qualcosa da qui, sulla forma dell’universo – o meglio, sulla forma che tutti i suoi componenti prendono insieme: si chiama Ampia struttura. Questo tipo di gigantescoRete neuraleIl che dà un posto a tutte le “cose” nell’universo: per gli ammassi di galassie (che occupano un ruolo importante perché sono le strutture più grandi dell’universo) per i gruppi di galassie e per le galassie stesse – per le loro stelle e pianeti – e per le stringhe che si uniscono o uniscono gli stessi ammassi come enormi ponti cosmici. Sono invisibili alle lunghezze d’onda alle quali i nostri occhi vedono il cielo.

Tuttavia, non tutte le strutture e gli oggetti cosmici trovati in questa enorme rete sono noti. Alcuni perché sono misteriosi, altri perché sono così magri e difficili da rilevare. Questo è il caso di Barioni mancanti Circa la metà di tutto ciò viene prodotto durante la sintesi nucleare primitiva. Possibilmente visibili o meno, le ipotesi e le conclusioni sull’esistenza e la quantità di queste popolazioni sconosciute dell’universo dipendono strettamente dall’accuratezza con cui la struttura e lo sviluppo dell’universo su larga scala possono essere ricostruiti nel tempo. In particolare, simulazioni cosmiche che utilizzano le qualità del modello cosmico standard (Lambda-CdmPermette di ricostruire la crescita di strutture cosmiche e visualizzare la formazione di strutture progressivamente più grandi a partire dalla fusione di strutture più piccole, e grazie alla presenza di filamenti di gas che collegano ammassi di galassie.

Immagine del sistema Abell 3391/95 tratta da eRosita a destra; A sinistra, nella simulazione comparativa, sono visibili anche regioni molto deboli del gas. Crediti: Reiprich Et al., Space Science Reviews; A destra: Reiprich Et al., A & A

Ma partiamo dall’inizio. Circa 13,8 miliardi di anni fa è avvenuto il Big Bang. È l’inizio dello spazio e del tempo, e con essi anche tutta la materia. Se tutto era inizialmente concentrato in un “punto”, l’espansione di questa gigantesca “nuvola di gas”, dove la materia era distribuita in modo approssimativamente uniforme, iniziò e continuò senza sosta. Stesso Distribuito uniformemente, questa è la chiave. In alcune parti la nuvola era più densa di altre. Le regioni più dense esercitano una forza gravitazionale leggermente superiore, estraendo il gas dall’ambiente circostante. Pertanto, il materiale è diventato sempre più concentrato in queste aree nel tempo – di conseguenza, lo spazio tra loro è diventato sempre più vuoto. Il risultato di questo processo vecchio di 13 miliardi di anni – che è ancora in corso – è una sorta di struttura spugnosa: grandi “buchi” senza materia e regioni intermedie dove migliaia di galassie si riuniscono in un piccolo spazio, i cosiddetti ammassi di galassie. E se questo è davvero il processo, allora le galassie e gli ammassi dovrebbero rimanere attaccati ai resti di questo gas, proprio come in una spugna, proprio come i fili sottilissimi di una ragnatela.

“Secondo i calcoli, più della metà di tutta la materia barionica nel nostro universo è in questi filamenti. È lo stesso materiale di cui sono fatti le stelle e i pianeti – ed è lo stesso materiale che abbiamo fatto noi”. Thomas Reprich Dall’Università di Bonn, il primo autore L. uno studio Sull’argomento pubblicato in Astronomia e astrofisica. Tuttavia è sfuggito alla nostra vista fino ad ora. A causa dell’enorme espansione dei filamenti, il materiale che contengono è estremamente diluito: solo dieci particelle per metro cubo, molto meno del miglior vuoto che possiamo creare sulla Terra. “

Un’immagine del sistema Abell 3391/95 ottenuta da una simulazione che mostra la distribuzione di gas caldo (a sinistra), rispetto a un’immagine a raggi X di un eRosita (a destra). Crediti: Reiprich et al., A&A

In questo studio, Reiprich ei suoi colleghi hanno esaminato un asteroide chiamato Abell 3391/95, un sistema di tre ammassi galattici a circa 700 milioni di anni luce da noi. Grazie all’accuratezza delle radiografie E. Rosetta – Il principale strumento di monitoraggio per lo studio, ma anche accompagnato da osservazioni radio Askap / Emu Early Science Survey E l’ottica una collana Gli scienziati sono stati in grado di sezionare la struttura in ogni componente: non solo i numerosi ammassi individuali e le galassie, ma anche i filamenti di gas che collegano queste strutture. Tra i due sistemi di massa principali, la precisione di eRosita ha consentito il rilevamento delle emissioni su larga scala con una buona precisione spaziale. Un vero ponte che ospita un gruppo di galassie conosciute, ma non è sufficiente a spiegare l’intera rinascita. La maggior parte del gas nel ponte sembra essere caldo e diffuso, e le osservazioni forniscono prove convincenti – secondo gli autori – che è il gas primitivo molto caldo che lega i gruppi. L’intero filamento è lungo 50 milioni di anni luce, ma potrebbe essere più grande: gli scienziati pensano che le immagini ne mostrino solo una parte.

“ERosita contiene rilevatori molto sensibili al tipo di radiazione a raggi X che il gas emette nel filamento”, spiega Ribrich. “Ha anche un ampio campo visivo e, come un obiettivo grandangolare, può catturare un’area relativamente ampia del cielo in una singola misurazione, oltre a una risoluzione molto elevata. Questa combinazione unica ci consente di catturare immagini dettagliate di oggetti grandi come stringhe in un tempo relativamente breve”.

Per capire come il lavoro si inserisce nel contesto del modello cosmologico standard, i ricercatori hanno confrontato le osservazioni con i risultati delle simulazioni che ricostruiscono l’evoluzione dell’universo. Magnetico. La grafica di eRosita è sorprendentemente simile alla grafica generata dal computer. Ciò indica che il modello standard ampiamente accettato per l’evoluzione dell’universo è corretto. La cosa più importante. Il risultato più sorprendente di questa scoperta è che i dati mostrano che la sostanza barionica mancante può essere nascosta nei filamenti.

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