Ci sono voluti tre differenti telescopi per identificare una delle collisioni tra ammassi di galassie più dense di materia mai osservate: si tratta del sistema MACSJ0717.5+3745 (o brevemente MACSJ0717) posizionato a 5,4 miliardi di anni luce dalla Terra.
I ricercatori hanno scoperto che quattro distinti ammassi di galassie sono coinvolti in una triplice fusione. Gli ammassi di galassie sono i corpi più grandi dell’Universo soggetti alla forza di gravità ed è la prima volta che un simile fenomeno viene documentato in essi. In MACSJ0717, un flusso (o filamento) di galassie, gas e materia oscura lungo 13 milioni di anni luce si sta riversando in una regione già ricca di materia che ha causato una successione di collisioni. Questo processo è simile a un’autostrada che incanala le auto in un parcheggio già pieno.
“In aggiunta a questo enorme tamponamento a catena, MACSJ0717 è rimarchevole anche a causa della sua temperatura”, ha detto Cheng-Jiun Ma dell’Università delle Hawaii e primo autore dello studio, “dal momento che ognuna di queste collisioni rilascia energia sotto forma di calore, MACS0717 possiede una delle più elevate temperature mai registrate in sistemi simili.”
Sebbene il filamento che dà origine a MACJ0717 sia già stato scoperto da tempo, è la prima volta che è possibile distinguere i singoli contributi all'enorme collisione. In primo luogo, confrontando le posizioni relative delle masse i ricercatori sono riusciti a individuare la direzione di moto degli ammassi, che è risultata, nella maggior parte dei casi, parallela all'orientazione del filamento. Secondariamente, è stata individuata la regione più calda del sistema, nel punto in cui il filamento interseca l'ammasso, il che documenta ulteriormente l'intensità dei fenomeni di collisione in corso.
“MACSJ0717 mostra il modo in cui un ammasso gigante di galassie interagisce con l’ambiente circostante su una scala di molti milioni di anni luce”, ha detto Harald Ebeling, un componente del gruppo di ricerca, anche lui dell’Università delle Hawaii. “Si tratta di un meraviglioso sistema per studiare come gli ammassi si accrescono attraverso la caduta di materiale proveniente da filamenti.”
Le simulazioni al computer mostrano che gli ammassi di galassie più massicci dovrebbero accrescersi nelle regioni in cui intersecano filamenti di grandi dimensioni, costituiti da gas intergalattico, galassie e materia oscura, e lo facciano sfruttando la caduta di materiali al loro interno lungo la direttrice dei filamenti.
“È eccitante che i dati che ricaviamo da MACSJ0717 appaiano in così splendido accordo con lo scenario rappresentato dalle simulazioni”, ha affermato Ma.
La possibilità di ottenere dati estesi su molteplici lunghezze d’onda è stata cruciale per questo lavoro. I dati ottici da Hubble Space Telescope della NASA e dal Keck Observatory sul monte Mauna Kea, nelle Hawaii, forniscono informazioni sul moto e la densità delle galassie lungo la linea di vista, ma non sul loro moto nella direzione perpendicolare a quella. Combinando i dati ottici con quelli nei raggi-X del Chandra X-ray Observatory, gli scienziati sono stati in grado di determinare la geometria tridimensionale e il moto all’interno del sistema.
In futuro, Ma e il suo gruppo sperano di poter usare dati ancor più dettagliati nei raggi-X per misurare la temperatura del gas lungo l’intera estensione di 13 milioni di anni luce del filamento. Molto rimane da imparare sulle proprietà del gas caldo nei filamenti, così come rimane da capire se il suo precipitare lungo queste strutture sotto l’azione della gravità possa riscaldare significativamente il gas all’interno degli ammassi su larga scala.
“Questo è l’ammasso più spettacolare e più sconvolto che io abbia mai visto”, sostiene Ma, “e noi crediamo che esso possa rivelarci molto di più su come le strutture nel nostro Universo crescono e si evolvono.”
Lo studio che descrive i risultati raggiunti è apparso sul numero del 10 Marzo di Astrophysical Journal Letters (http://www.iop.org/EJ/abstract/1538-4357/693/2/L56).
Libera traduzione del comunicato stampa Cosmic Heavyweights in Free-for-all, pubblicato sul sito dell’Osservatorio Chandra il 16 aprile 2009.
