Credito d'immagine: ESO
I gruppi di galassie sono blocchi di costruzione molto grandi dell'Universo. Queste gigantesche strutture contengono centinaia o migliaia di galassie e, meno visibili ma ugualmente interessanti, una quantità aggiuntiva di "materia oscura" la cui origine sfida ancora gli astronomi, con una massa totale di migliaia di milioni di milioni di volte la massa del nostro Sole. Il cluster di coma relativamente vicino, ad esempio, contiene migliaia di galassie e misura oltre 20 milioni di anni luce di diametro. Un altro esempio ben noto è l'ammasso di Vergine a una distanza di circa 50 milioni di anni luce, che si estende ancora su un angolo di oltre 10 gradi nel cielo!
Cluster di galassie si formano nelle regioni più dense dell'Universo. Come tali, tracciano perfettamente la struttura portante delle strutture su larga scala nell'Universo, allo stesso modo in cui i fari tracciano una linea costiera. Gli studi sui gruppi di galassie ci parlano quindi della struttura dell'enorme spazio in cui viviamo.
Il sondaggio REFLEX
A seguito di questa idea, un team europeo di astronomi, sotto la guida di Hans B? Hringer (MPE, Garching, Germania), Luigi Guzzo (INAF, Milano, Italia), Chris A. Collins (JMU, Liverpool) e Peter Schuecker ( MPE, Garching) ha intrapreso uno studio decennale di queste strutture gigantesche, cercando di individuare il più massiccio ammasso di galassie.
Poiché circa un quinto della massa otticamente invisibile di un ammasso è sotto forma di un gas molto caldo diffuso con una temperatura dell'ordine di diverse decine di milioni di gradi, ammassi di galassie producono una potente emissione di raggi X. Sono quindi meglio scoperti per mezzo di satelliti a raggi X.
Per questo studio fondamentale, gli astronomi hanno quindi iniziato selezionando oggetti candidati utilizzando i dati dell'atlante del cielo a raggi X compilato dalla missione di rilevamento satellitare tedesca ROSAT. Questo è stato solo l'inizio, seguito da un lungo lavoro noioso: rendere l'identificazione finale di questi oggetti alla luce visibile e misurare la distanza (cioè spostamento verso il rosso) dei candidati del cluster.
La determinazione del redshift è stata effettuata mediante osservazioni con diversi telescopi all'Osservatorio ESO di La Silla in Cile, dal 1992 al 1999. Gli oggetti più luminosi sono stati osservati con i telescopi ESO da 1,5 me ESO / MPG da 2,2 m, mentre per gli oggetti più distanti e più deboli, è stato utilizzato il telescopio ESO da 3,6 m.
Effettuato su questi telescopi, il programma di 12 anni è noto agli astronomi come il REFLEX (ROSAT-ESO Flux Limited X-ray) Survey Cluster. Ora è stato concluso con la pubblicazione di un catalogo unico con le caratteristiche dei 447 ammassi di raggi X più luminosi di galassie nel cielo meridionale. Tra questi, oltre la metà dei cluster sono stati scoperti durante questo sondaggio.
Vincolare il contenuto di materia oscura
I cluster di galassie sono lungi dall'essere distribuiti uniformemente nell'universo. Al contrario, tendono a aggregarsi in strutture ancora più grandi, i "super-cluster". Quindi, dalle stelle che si raccolgono in galassie, galassie che si riuniscono in ammassi e ammassi che si uniscono in ammassi superflui, l'Universo mostra la strutturazione su tutte le scale, dalle più piccole alle più grandi. Questo è un relitto della primissima epoca (di formazione) dell'Universo, il cosiddetto periodo "inflazionistico". A quel tempo, solo una minuscola frazione di secondo dopo il Big Bang, le piccole fluttuazioni di densità furono amplificate e nel corso degli eoni, diedero vita a strutture molto più grandi.
A causa del legame tra le prime fluttuazioni e le gigantesche strutture ora osservate, l'esclusivo catalogo REFLEX - il più grande del suo genere - consente agli astronomi di porre notevoli vincoli sul contenuto dell'Universo, e in particolare sulla quantità di materia oscura che è creduto pervaderlo. Piuttosto interessante, questi vincoli sono totalmente indipendenti da tutti gli altri metodi finora utilizzati per affermare l'esistenza di materia oscura, come lo studio di supernovae molto distanti (vedi ad esempio ESO PR 21/98) o l'analisi dello sfondo di microonde cosmico (ad es. il satellite WMAP). In effetti, il nuovo studio REFLEX è molto complementare ai metodi sopra menzionati.
Il team REFLEX ha concluso che la densità media dell'Universo è compresa tra 0,27 e 0,43 volte la "densità critica", fornendo fino ad ora il vincolo più forte su questo valore. Se combinato con l'ultimo studio sulle supernovae, il risultato REFLEX implica che, qualunque sia la natura dell'energia oscura, imita da vicino un universo con la costante cosmologica di Einstein.
Un puzzle gigante
Il catalogo REFLEX servirà anche a molti altri scopi utili. Con esso, gli astronomi saranno in grado di comprendere meglio i processi dettagliati che contribuiscono al riscaldamento del gas in questi cluster. Sarà anche possibile studiare l'effetto dell'ambiente del cluster su ogni singola galassia. Inoltre, il catalogo è un buon punto di partenza per la ricerca di lenti gravitazionali giganti, in cui un cluster agisce come una lente di ingrandimento gigante, consentendo effettivamente l'osservazione degli oggetti più deboli e remoti che altrimenti sfuggirebbero al rilevamento con i telescopi odierni.
Ma, come afferma Hans B? Hringer: “Forse il vantaggio più importante di questo catalogo è che le proprietà di ogni singolo cluster possono essere confrontate con l'intero campione. Questo è l'obiettivo principale dei sondaggi: assemblare i pezzi di un puzzle gigantesco per costruire una visione più grande, in cui ogni singolo pezzo acquista un nuovo significato più completo. "
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
