ROMA (ITALPRESS/ECONOMIADELLOSPAZIO) – Per la prima volta gli astronomi hanno osservato la fase iniziale della formazione del gas caldo che riempie gli ammassi di galassie. Il risultato, ottenuto grazie ai dati del telescopio spaziale Chandra della NASA e pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, offre nuove evidenze su come si siano evolute le più grandi strutture gravitazionalmente legate dell’Universo.
La ricerca, guidata da Andrea Travascio, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), e da Sebastiano Cantalupo, professore di astrofisica dell’Università di Milano-Bicocca, rappresenta una delle più solide evidenze osservative della fase in cui il gas freddo inizia a riscaldarsi fino a dare origine al mezzo intra-ammasso (ICM), la vasta atmosfera di plasma che oggi avvolge i grandi ammassi di galassie. L’analisi si basa su 634 mila secondi di osservazioni del telescopio spaziale a raggi X Chandra, pari a circa 180 ore di dati.
L’osservazione riguarda il protoammasso MQN01, un sistema di galassie ancora in fase di formazione risalente a un’epoca in cui l’Universo aveva circa 2 miliardi di anni. Al suo centro si trova un quasar, il nucleo estremamente luminoso di una galassia distante, circondato da una struttura di gas caldo che si estende per circa 100 mila anni luce. La temperatura del gas raggiunge circa 20 milioni di kelvin, valori analoghi a quelli osservati negli ammassi di galassie dell’Universo locale, ma in una fase molto più antica della loro evoluzione.
Secondo gli autori, si tratta della prima osservazione convincente della transizione che porta il gas freddo ad accumularsi nel potenziale gravitazionale del protoammasso e a riscaldarsi attraverso shock gravitazionali, dando origine alla componente calda destinata a evolvere nel mezzo intra-ammasso.
“La domanda scientifica centrale è capire come si formi questa fase calda: quali siano le condizioni fisiche del gas durante la sua formazione e quali processi contribuiscano al suo riscaldamento”, spiega Travascio. I dati, aggiunge il ricercatore, mostrano proprietà del gas “straordinarie” che potrebbero fornire le prime informazioni dirette sull’origine della fase calda osservata oggi negli ammassi di galassie.
La scoperta assume particolare rilievo perché, fino a oggi, le rare emissioni X estese osservate a distanze cosmologiche così elevate erano quasi esclusivamente associate a nuclei galattici attivi radio-forti, nei quali la radiazione è prodotta da potenti getti di particelle relativistiche.
Il quasar al centro di MQN01 è invece classificato come radio-quiet, una caratteristica che consente di escludere contaminazioni dovute ai getti e rafforza l’interpretazione secondo cui l’emissione osservata abbia effettivamente origine termica. “Pensiamo di aver identificato una fase di vita in cui il gas freddo precipita verso il potenziale gravitazionale di questo alone massiccio e si scalda per effetto di shock gravitazionali, raggiungendo temperature di circa 20 milioni di kelvin”, afferma Cantalupo.
Le densità e le pressioni misurate risultano inoltre da uno a due ordini di grandezza superiori rispetto a quelle tipiche degli ammassi dell’Universo locale, suggerendo che il sistema sia stato osservato in una fase particolarmente intensa della sua evoluzione. La ricerca contribuisce così a colmare il divario osservativo tra l’Universo primordiale, nel quale finora era stata rilevata soprattutto la componente di gas freddo, e gli ammassi maturi dell’Universo locale, dominati dal mezzo intra-ammasso caldo.
Il risultato nasce anche da un’intuizione metodologica di Travascio, che ha applicato ai quasar estremamente luminosi dell’Universo primordiale una tecnica di analisi normalmente utilizzata per le galassie di Seyfert vicine. L’obiettivo era separare la debole emissione diffusa del gas dall’intensa radiazione prodotta dal buco nero centrale.
“All’inizio eravamo noi stessi estremamente scettici”, racconta il ricercatore. “Abbiamo verificato ogni possibile spiegazione alternativa, dalle contaminazioni strumentali ad altri effetti fisici, ma la spiegazione termica è risultata l’unica compatibile con i dati.” Il gruppo di ricerca sta ora analizzando gli archivi di Chandra relativi a centinaia di altri quasar per verificare se questa fase di riscaldamento rappresenti una caratteristica comune dei protoammassi o un caso eccezionale.
Ulteriori conferme potrebbero arrivare dalle osservazioni ottenute con ALMA dell’ESO, mentre una caratterizzazione più dettagliata della distribuzione del gas caldo sarà possibile con i futuri osservatori spaziali a raggi X AXIS e NewAthena, destinati a estendere in modo significativo le capacità di osservazione dell’Universo ad alta energia.
– Foto di repertorio Ipa Agency –
(ITALPRESS)
