ALMA di ESO osserva la formazione di un ammasso di galassie nell'Universo primordiale

Guardare lontano nell'Universo significa anche guardare "indietro nel tempo" e questo può essere d'aiuto quando si sta cercando di capire come si formano o evolvono determinate strutture oppure oggetti celesti. Lo abbiamo visto, per esempio, con il JWST ma ovviamente quello non è l'unico strumento scientifico utilizzato dagli scienziati per comprendere i segreti di ciò che ci circonda. Per esempio anche ALMA (acronimo di Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) di ESO può servire allo scopo.

Un recente studio scientifico si è concentrato su un grande serbatoio di gas caldo che si trova all'interno di un ammasso di galassie che in quel periodo era ancora in formazione attorno al protoammasso conosciuto come Spiderweb (ragnatela). In particolare questa zona ricca di gas è la più distante mai osservata finora. Questo è quello che è stato scoperto.

ALMA di ESO e il serbatoio di gas in un ammasso di galassie distante

Quello che interessa agli scienziati (tra le altre cose) è com'è avvenuta la formazione di strutture complesse nell'Universo primordiale (al tempo erano passati solo 3 miliardi di anni dal Big Bang). Capire quando le prime galassie si sono formate, che struttura avessero, quante stelle contenessero e se ci fossero caratteristiche particolari permette anche di risalire a un ordine cronologico di eventi a partire dal Big Bang. In particolare lo studio per il quale è stato impiegato ALMA di ESO ha come titolo Forming intracluster gas in a galaxy protocluster at a redshift of 2.16. Lo studio oggetto della notizia è stato realizzato anche da alcuni ricercatori italiani, tra i quali Luca Di Mascolo (primo autore e ricercatore dell'Università di Trieste).

Come viene visualizzato l'effetto termico Sunyaev-Zeldovich nell'ammasso di galassie

In questo ammasso di galassie, come in altri, trovano posto una grande quantità di galassie (anche migliaia). Lo Spazio che si frappone tra esse non è vuoto ma è presente un mezzo intracluster (ICM) fatto di gas. Quello che è interessante è che la massa del gas è superiore alla massa delle galassie dell'ammasso. Gli scienziati hanno guardato così lontano (e così indietro nel tempo) per comprendere meglio il mezzo intracluster di un ammasso di galassie ancora non completamente formato. Solitamente invece gli obiettivi delle precedenti osservazioni erano più vicini e formati così da avere un ICM che si era modificato.

Elena Rasia (ricercatrice dell'INAF) ha dichiarato "le simulazioni cosmologiche avevano previsto la presenza di gas caldo nei protoammassi da oltre un decennio, ma mancavano conferme osservative. Perseguire tale conferma osservativa fondamentale ci ha portato a selezionare con cura uno dei candidati protoammassi più promettenti".

Per rilevare la presenza del mezzo intracluster è stato impiegato l'effetto termico Sunyaev-Zeldovich (SZ). In particolare si può osservare questo fenomeno quando la radiazione di fondo dell'Universo passa attraverso il mezzo intracluster. La radiazione interagisce con gli elettroni in rapido movimento nel gas caldo modificando la sua lunghezza d'onda a causa dell'assorbimento di parte dell'energia.

Nel protoammasso Spiderweb era nota la presenza di una massa di gas freddo mentre, grazie ad ALMA, ora è stata confermata la presenza anche di gas caldo (ad alcune decine di milioni di gradi centigradi). Questa enorme bolla di gas andrà a contribuire ad aumentare la massa dell'ammasso, quando sarà completamente formato (tra circa 10 miliardi di anni) fino a dieci volte.

In futuro ci saranno nuove osservazioni del protoammasso Spiderweb e in particolare potranno essere impiegati all'unisono ALMA e l'Extremely Large Telescope dell'ESO, in fase di costruzione. Questo getterà nuova luce su come strutture di questo tipo si sono formate, si sono evolute e quale contributo hanno dato all'Universo.