Una palla di fuoco cosmica per Abell 3266

Palla di fuoco cosmica osservata dal telescopio XMM-Newton dell'ESA
16 Giugno 2006

INTERVISTA 23-2006. Un palla di fuoco un miliardo di volte più grande del Sole sparata nello spazio a 750 km al secondo: questo è l’infernale scenario che alcuni astronomi europei si sono trovati a descrivere interpretando i dati raccolti dal telescopio XMM-Newton dell’ESA. Non si era mai visto prima un oggetto del genere?

Intanto fughiamo gli eventuali timori: si sta parlando di un oggetto astronomico che si trova a milioni di anni-luce dalla Terra e che ci interessa solo per ragioni di studio scientifico. Detto questo, la sorgente di cui si sta parlando è la più grande nel suo genere che sia mai stata osservata. Ha una massa enorme, circa un miliardo di soli, e si estendo in una zona vastissima, di circa 3 milioni di anni-luce, circa 5 miliardi di volte le dimensioni del nostro sistema solare. Si tratta quindi di un’enorme massa diluita nello spazio molto più di quanto non sia con la nostra atmosfera. Per intuire la differenza, si pensi che stringendo un pugno “raccogliamo” poco più di un millesimo di grammo di atmosfera. Nel caso della “palla di gas” intergalattico questo numero sarebbe inferiore di molti miliardi.

Quindi quel che gli astronomi europei hanno identificato è una palla di fuoco assolutamente eterea costituita da una massa enorme di gas a una temperatura di milioni di gradi, che viene attratta dalla forza gravitazionale di un ammasso di galassie.

Galaxy clusters as seen by XMM-Newton
La maggior parte della galassie si trova riunita in piccoli insiemi

Agli scienziati, però, non interessa tanto la grandezza della “palla di fuoco”, ma il suo ruolo nell’evoluzione e nella formazione delle strutture nell’universo. Che cosa ci dice questa scoperta?

La distribuzione della materia nell’universo dipende dalla competizione fra la forza di gravità e l’espansione dell’universo stesso. Ne risulta che la materia appare raggruppata in una serie di “matrioske” cosmiche: la maggior parte delle stelle si trova raggruppata in galassie, a loro volta la maggior parte della galassie si trova riunita in piccoli insiemi, i gruppi, costituiti da poche decine di galassie, oppure in ammassi, che possono essere formati da migliaia di galassie e che possono estendersi molti milioni di anni-luce. Ma non finisce qui: gruppi e ammassi di galassie fanno parte di strutture di dimensioni maggiori, i super ammassi. La Via Lattea, per esempio, fa parte del Gruppo Locale, costituito da circa 30 galassie, la maggiore delle quali è la galassia di Andromeda. Il Gruppo Locale fa parte per esempio del Super ammasso della Vergine.

Questa palla di gas diffuso sta “cadendo” a grande velocità nell’ammasso di galassie Abell 3266, che a sua volta fa parte del super ammasso dell’Horologium-Reticulum, e ci indica chiaramente che questo ammasso di galassie si sta ancora accrescendo. Gli scienziati hanno paragonato l’oggetto identificato a un mattone che Abell3266 sta utilizzando per costruire se stesso.

XMM-Newton
XMM-Newton

Tutto questo è stato scoperto con XMM-Newton, il telescopio spaziale dell’ESA sensibile ai raggi X provenienti dal cosmo. Perché non era stato identificato con il telescopio spaziale Hubble negli anni precendenti?

Come dicevo il gas identificato si trova a temperatura di milioni di gradi, alle quali risulta emettere raggi X. In altri termini, è una palla di fuoco invisibile se utilizziamo un telescopio come Hubble, ma che risulta osservabile solo catturando luce di energia maggiore.

Vedere l’invisibile, cioè osservare con luce diversa quel che non è visibile con la luce che utilizziamo quotidianamente: questo è uno dei grandi contributi dell’astronomia realizzata con telescopi spaziali, come per esempio XMM-Newton: di fatto solo dallo spazio è possibile catturare raggi X cosmici, perché la nostra atmosfera li assorbe prima che arrivino a terra: occorre dunque piazzare i nostri “occhi a raggi X” sopra l’atmosfera stessa.

Clusters of galaxies
Ammassi di galassie

Uno dei contributi più importanti dell’astronomia X è stata proprio l’identificazione di enormi quantità di gas caldissimo che si trova diffuso tra le galassie e che indica l’esistenza di una grande quantità di materia oscura. Che cosa ne sappiamo oggi?

Oggi stimiamo che la materia “barionica” (quella a noi familiare e composta fondamentalmente da protoni e neutroni) costituisca solamente circa il 4-5% del contenuto totale di energia dell’universo. Un restante 25% circa è costituito da materia “oscura”, materia cioè che non vediamo a seguito della sua emissione di radiazione ma di cui percepiamo l’esistenza a seguito degli effetti gravitazionali che produce. Sulla sua costituzione ci sono molte ipotesi e poche certezze: una certezza, per esempio, è che si tratta di materia che determina effetti gravitazionali osservabili.

Gli ammassi di galassie sono un caso tipico: tenendo conto di tutta la materia che si osserva nel visibile, cioè le galassie stesse, la forza di gravità che ne risulterebbe non sarebbe sufficiente a tenere insieme queste enormi strutture. Occorre invocare proprio grandi quantità di materia oscura. Le osservazioni nei raggi X fanno poi il resto: identificando enormi quantità di gas diffuso nel quale gli ammassi di galassie sono immerse aggiungono ulteriore evidenza dell’esistenza di materiale oscura.

Il caso di cui abbiamo parlato oggi è straordinario da questo punto di vista: non solo nell’ammasso di galassie Abell 3266 c’è una grande quantità di materia oscura, ma anche la palla di gas identificata è tenuta insieme da materia oscura. Grazie a XMM-Newton, insomma, stiamo assistendo a una specie di tiro alla fune gravitazionale tra due squadre i cui elementi sono formati da materia oscura.

Nota:

Le interviste

Dal maggio 2000, con cadenza settimanale, RAI NEWS 24 - canale televisivo digitale della RAI dedicato all'aggiornamento in tempo reale - riserva all'ESA uno spazio di approfondimento di 5 minuti: un'intervista su una notizia di attualità legata alle attività nello spazio.

I servizi vengono ritrasmessi ulteriormente su RAI International e RAI 3. Si va dagli approfondimenti sulla Stazione Spaziale Internazionale, alle scoperte scientifiche dei satelliti dedicati all'astronomia, alle applicazioni concrete legate alle osservazioni della Terra dallo spazio.

Il giornalista della Rai, Lorenzo di Las Plassas, passa cinque minuti con il rappresentante dell'ESA, Stefano Sandrelli, per dare un'idea dell'argomento e per approfondirne un aspetto, in modo che, leggendo di seguito le interviste relative a uno stesso settore se ne abbia uno spaccato sempre più ampio, venendo a conoscenza di cose sempre nuove.

Per ulteriori informazioni, rivolgersi a: Simonetta.Cheli@esa.int.

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