Un enorme superammasso di galassie nell’universo primordiale


Un’immagine in falsi colori dell’emissione nel lontano infrarosso da un massiccio protoammasso di galassie (nel cerchio) risalente all’epoca circa 1,4 miliardi di anni dopo il big bang. Gli astronomi hanno completato osservazioni ottiche e infrarosse profonde del complesso e hanno concluso che i processi di formazione stellare al lavoro, sebbene eccezionalmente attivi, sembrano generalmente seguire gli stessi processi visti nella nostra galassia.

La struttura dell’universo è spesso descritta come una rete cosmica di filamenti, nodi e vuoti, con i nodi che sono ammassi di galassie, i più grandi oggetti legati gravitazionalmente conosciuti. Si pensa che questi nodi siano stati seminati da fluttuazioni di densità di piccola ampiezza come quelle osservate nello sfondo cosmico a microonde (CMB) che sono cresciute fino a collassare nelle strutture che si vedono oggi. Mentre la CMB è ben compresa e i dettagli degli attuali ammassi di galassie sono ben descritti, le fasi intermedie dell’evoluzione mancano di osservazioni sufficienti per vincolare i modelli. Le ricerche tradizionali degli ammassi di galassie presuppongono che questi oggetti abbiano avuto abbastanza tempo per bilanciarsi in modo che il gas intergalattico si sia riscaldato abbastanza da essere rilevato nell’emissione di raggi X. Per rilevare le galassie e i protoammassi più distanti che sono troppo deboli per essere rilevati nei raggi X, gli astronomi usano invece la loro emissione luminosa infrarossa o submillimetrica.

Il superammasso SPT2349−56, scoperto nella banda submillimetrica dal telescopio del Polo Sud, è così distante che la sua luce viaggia da oltre dodici miliardi di anni. Ospita oltre trenta galassie luminose submillimetriche e dozzine di altre galassie luminose e/o spettroscopicamente confermate di formazione stellare. È uno dei complessi di formazione stellare più attivi conosciuti, producendo oltre diecimila stelle all’anno. Una delle sue sorgenti luminose sembra essere la fusione di oltre venti galassie. La massa stellare del sistema, tuttavia, non era nota, rendendo impossibile, ad esempio, sapere se l’enorme esplosione di stelle fosse il risultato di una straordinaria efficienza o semplicemente è sorta perché il sistema era così estremamente grande.

L’astronomo CfA Matthew Ashby faceva parte di un team che ora ha completato osservazioni molto profonde a lunghezze d’onda ottiche e infrarosse per ottenere le masse stellari attraverso analisi di distribuzione spettrale dell’energia (SED). Hanno usato i telescopi spaziali Gemini e Hubble per ottenere misurazioni del flusso ottico/vicino all’infrarosso e la fotocamera IRAC di Spitzer per il flusso infrarosso. Per modellare i SED, le molte sorgenti puntiformi rilevate devono essere abbinate tra loro a tutte le lunghezze d’onda. Questa è un’impresa complessa e gli scienziati descrivono i processi per farlo affrontando anche la grave miscelazione che può verificarsi a causa di una risoluzione spaziale inadeguata nell’infrarosso.

Secondo i loro risultati pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, gli astronomi hanno scoperto che la massa stellare in questo ammasso primordiale rispetto al suo tasso di formazione stellare è vicina al valore misurato nelle galassie vicine (“normali”), una conclusione che suggerisce che i processi di formazione stellare al lavoro sono simili a quelli dell’universo locale. L’ammasso, tuttavia, mostra un deficit di gas molecolare, suggerendo che l’attività si sta avvicinando alla fine di questa fase tumultuosa mentre la materia prima gassosa per le stelle viene dissipata.

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