Che aspetto aveva l'Universo all'inizio della sua storia, a soli 500 milioni di anni dopo il Big Bang? Attualmente, non abbiamo modo di “guardare” indietro così lontano con i nostri telescopi, ma i cosmologi dell'Università di Durham nel Regno Unito hanno usato una simulazione al computer per prevedere come sarebbe apparso il primissimo Universo. Le immagini ritraggono la "Cosmic Dawn" e calcolano la formazione delle prime grandi galassie. La simulazione tenta anche di discernere il ruolo svolto dalla materia oscura nella formazione della galassia. "Stiamo effettivamente guardando indietro nel tempo e, facendo ciò, speriamo di apprendere come sono state create le galassie come la nostra e di capire di più sulla materia oscura", ha affermato Alvaro Orsi, autore principale dello studio dell'Institute for Computational Cosmology (ICC) dell'Università di Durham ). "La presenza di materia oscura è la chiave per costruire galassie - senza materia oscura non saremmo qui oggi."
Nelle immagini prodotte dalla simulazione al computer, i turbinii verdi rappresentano la materia oscura, che secondo gli scienziati è un ingrediente essenziale nella formazione della galassia, mentre i cerchi mostrano il tasso di formazione stellare nelle galassie. I diversi cerchi colorati rappresentano la diversa luminosità della formazione stellare con il giallo più brillante. L'immagine in alto ritrae l'Universo com'erano 590 milioni di anni dopo il Big Bang e l'immagine in basso mostra l'Universo 1 miliardo di anni dopo il Big Bang, mentre i tassi di formazione stellare iniziano a salire.
Le primissime galassie furono create dai detriti di stelle massicce che morirono in modo esplosivo poco dopo l'inizio dell'Universo. Il calcolo di Durham prevede dove compaiono queste galassie e come si evolvono ai giorni nostri, oltre 13 miliardi di anni dopo. Sebbene le galassie oggi siano più grandi, non stanno formando stelle così velocemente come lo erano in passato. "La nostra ricerca prevede quali galassie stiano crescendo attraverso la formazione di stelle in diversi momenti della storia dell'Universo e in che modo queste siano correlate alla materia oscura", ha affermato il co-autore Dr. Carlton Baugh. "Diamo al computer quella che pensiamo sia la ricetta per la formazione di galassie e vediamo cosa viene prodotto che viene poi testato contro le osservazioni di galassie reali."
La simulazione di massa mostra come le strutture crescono nella materia oscura con un modello che mostra come la materia normale, come il gas, si comporta per prevedere come crescono le galassie. Il gas sente l'attrazione della gravità dalla materia oscura e viene riscaldato prima del raffreddamento rilasciando radiazioni e trasformandosi in stelle. Le immagini di simulazione mostrano quali galassie stanno formando stelle più vigorose in un determinato momento. L'immagine sotto mostra l'Universo 1,9 miliardi di anni dopo il Big Bang, un periodo molto attivo di formazioni stellari nelle galassie.
I calcoli del team Durham, supportati dagli scienziati dell'Universidad Catolica di Santiago, in Cile, possono essere testati rispetto a nuove osservazioni che risalgono alle prime fasi della storia dell'Universo quasi un miliardo di anni dopo il Big Bang. Il professor Keith Mason, amministratore delegato del Consiglio delle strutture scientifiche e tecnologiche, ha dichiarato: “La cosmologia computazionale svolge un ruolo importante nella nostra comprensione dell'Universo. Queste simulazioni non solo ci consentono di guardare indietro nel tempo all'universo primordiale, ma completano il lavoro e le osservazioni dei nostri astronomi. "
Questa immagine mostra lo Space Magazine, 13,6 miliardi di anni dopo il Big Bang. Le galassie non stanno formando stelle così rapidamente come lo erano in passato.
Il team spera che ulteriori studi e simulazioni degli effetti della materia oscura sulle galassie aiuteranno gli astronomi a conoscere meglio questa sostanza onnipresente.
Fonte: Consiglio delle strutture scientifiche e tecnologiche
Institute for Computational Cosmology, Università di Durham
Dipartimento di Fisica, Università di Durham
