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La Fenice, un ammasso di galassie da record

Gli astronomi hanno di recente osservato un ammasso di galassie straordinario, uno dei più grandi noti nell’Universo, che sta battendo diversi record. Grazie ad una serie di osservazioni condotte con il telescopio spaziale Chandra, il telescopio del Polo Sud e altri otto osservatori terrestri di maggiore rilievo, l’ammasso, noto come La Fenice (Phoenix Cluster) e che si trova ad una distanza di 5,7 miliardi di anni-luce, sta fornendo nuovi indizi su come si formano queste strutture gigantesche e come le galassie che ne fanno parte evolvono nel corso della storia cosmica.

Le stelle stanno formandosi ad un ritmo così elevato per un tale tipo di ammasso di galassie. Inoltre, l’ammasso rappresenta la più potente sorgente di raggi-X tra tutti gli ammassi conosciuti ed è anche quello più massiccio. I dati suggeriscono che il ritmo a cui il gas si sta raffreddando nelle regioni più centrali dell’ammasso è il più elevato mai osservato. Insomma, pare che l’ammasso stia battendo tutti i record. “La mitologia del nome della Fenice, cioè l’uccello che nasce dalle proprie ceneri, è un bel modo per descrivere questo oggetto rinato”  spiega Michael McDonald, Hubble Fellow presso il Kavli Institute for Astrophysics and Space Research del Massachusetts Institute of Technology ed investigatore principale. “Mentre le galassie che risiedono nel centro degli ammassi di solito possono rimanere dormienti per miliardi di anni, qui invece la galassia al centro dell’ammasso sembra sia rinata mostrando un tasso elevato di formazione stellare”. E’ da sottolineare il fatto che l’ammasso e il buco nero della galassia centrale sono tra gli oggetti più massicci della loro classe. “La galassia ed il suo buco nero stanno crescendo molto rapidamente”  spiega Bradford Benson, Kavli Fellow presso il Kavli Institute for Cosmological Physics della University of Chicago. “Questa rapida evoluzione non può durare oltre qualche centinaia di milioni di anni altrimenti la galassia e il buco nero diventerebbero molto più grandi delle rispettive controparti che si osservano nell’Universo locale”. Grazie alle loro dimensioni gigantesche, gli ammassi di galassie rappresentano oggetti fondamentali per studiare come evolvono le galassie e perciò averne trovato uno come l’ammasso della Fenice è di vitale importanza. “Questo spettacolare tasso di formazione stellare rappresenta una scoperta davvero significativa e ci dice che dobbiamo ripensare al modo con cui si formano le galassie massicce al centro degli ammassi”  dichiara Martin Rees della Cambridge University.

Q&A ON THE PHOENIX GALAXY CLUSTER

ArXiv: A Massive, Cooling-Flow-Induced Starburst in the Core of a Highly Luminous Galaxy Cluster

Le prime galassie sarebbero nate ‘in anticipo’

Abell 383, l’ammasso gigante costituito da galassie ellittiche. Esso contiene tanta materia scura da ‘piegare’ la luce proveniente dalle galassie più distanti, un fenomeno noto come lente gravitazionale. L’ammasso agisce da lente gravitazionale ‘piegando’ la luce che proviene dalle galassie distanti. Queste lenti gravitazionali aiutano gli astronomi ad individuare oggetti remoti nell’Universo, estendendo così il potere esplorativo del telescopio spaziale Hubble. Nella fotografia, sono indicate, all’interno dei cerchi, le immagini multiple della galassia identificata.
Credit: NASA, ESA, J. Richard (CRAL) e J.P. Kneib (LAM), Marc Postman (STScI)

Grazie al fenomeno della lente gravitazionale cosmica, alcuni ricercatori hanno identificato una galassia molto distante le cui stelle si sarebbero formate ancora prima di quanto ipotizzato. Questa scoperta mette una nuova luce sui modelli che cercano di spiegare la formazione delle prime galassie e, in generale, l’evoluzione stessa dell’Universo.

Abbiamo scoperto una galassia molto distante le cui stelle sarebbero apparse circa 200 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa scoperta ci fornisce nuovi indizi sulla formazione delle prime galassie e ci permette di capire come la cosiddetta ‘nebbia primordiale di idrogeno’ sia in seguito scomparsa” spiega Johan Richard del Centre de Recherche Astrophysique de Lyon. La galassia è stata identificata tramite il fenomeno della lente gravitazionale causata dall’ammasso di galassie Abell 383, senza il quale sarebbe stato molto difficile rivelarla con gli attuali telescopi. Il redshift della galassia è di 6,027 il che vuol dire che stiamo osservando la sua luce quando l’Universo aveva una età di circa 950 milioni di anni. Ma questi numeri non implicano che la galassia sia l’oggetto più distante che siamo riusciti ad individuare dato che altri oggetti sono stati rivelati a distanze ancora maggiori, ossia ad epoche pari a circa 400 milioni di anni dopo il Big Bang. La peculiarità di questa scoperta sta nel fatto che le stelle, identificate nella banda dell’infrarosso grazie al telescopio spaziale Spitzer, sono sorprendentemente vecchie e relativamente deboli, rispetto ad altri casi dove le stelle sono, invece, molto brillanti e giovani. Dunque, questi risultati suggeriscono che la galassia era già formata da stelle vecchie di 750 milioni di anni, spostando così indietro l’epoca della sua formazione a circa 200 milioni di anni dopo il Big Bang. Insomma, sembra molto probabile che le prime galassie siano esistite molto tempo prima rispetto a quanto ipotizzato dai modelli sulla formazione ed evoluzione delle galassie primordiali.

ArXiv: Discovery of a possibly old galaxy at z = 6.027, multiply imaged by the massive cluster Abell 383

Un ammasso di galassie ‘adulto’ in un Universo ‘giovane’

Questa immagine composita è stata ottenuta da una serie di esposizioni con il telescopio VLT dell’ESO in Cile e con il telescopio Subaru nelle Hawaii. La maggior parte degli oggetti visibili sono galassie deboli molto distanti. Il gruppo degli oggetti più rossi che si trovano a destra rispetto al centro dell’immagine è proprio l’ammasso di galassie in questione.
Credit: ESO/R. Gobat et al.

Grazie all’utilizzo di una serie di telescopi a terra e nello spazio, un gruppo di astronomi sono stati in grado di misurare la distanza del più antico e più distante ammasso di galassie meno giovane finora conosciuto. Nonostante l’ammasso di galassie viene osservato quando l’Universo aveva una età inferiore a 3,4 miliardi di anni dopo il Big Bang, il fatto sorprendente è che esso si mostra con delle caratteristiche simili a quelle degli ammassi più vicini.

Abbiamo misurato la distanza dell’ammasso di galassie meno giovane che conosciamo“, dichiara Raphael Gobat del CEA di Parigi. “Il fatto più sorprendente è che l’ammasso di galassie non sembra così giovane come ci aspettiamo e le singole galassie non mostrano quella caratteristica attività di formazione stellare tipica delle galassie primordiali“. Gli ammassi di galassie sono le strutture più grandi che esistono nell’Universo. Gli astronomi ritengono che gli ammassi di galassie evolvano nel tempo per cui ci si aspetta che quelli più massicci siano rari nell’Universo primordiale. Anche se sono stati osservati ammassi di galassie ancora più distanti, essi comunque appaiono “giovani” cioè non si mostrano come sistemi evoluti. Dunque, in CL J1449+0856, la maggior parte delle galassie non mostrano evidenze di formazione stellare e sono composte di stelle che hanno già una età di almeno un miliardo di anni. Ciò rende l’ammasso un sistema “adulto”, evoluto, simile in termini di massa all’ammasso della Vergine, l’ammasso più vicino alla Via Lattea e più ricco di galassie. Una ulteriore evidenza che va a favore del fatto che CL J1449+0856 si mostra come un ammasso evoluto è l’emissione di raggi-X diffusa proveniente dalla regioni più centrali e associata alla distribuzione del gas caldo presente tra le galassie. Questi risultati confermerebbero l’ipotesi secondo cui gli ammassi di galassie si erano già evoluti dopo circa 3 miliardi di anni dopo il Big Bang. Tuttavia, questi ammassi sarebbero molto rari e difficili da osservare ma se ne identificheremo altri allora dovremo rivedere le condizioni fisiche relative alle fasi iniziali della storia dell’Universo.

ArXiv: A mature cluster with X-ray emission at z = 2.07