Lungo le Intricate Superstrade della Rete Cosmica

Lungo le Intricate Superstrade della Rete Cosmica

Gli astronomi hanno mappato la distribuzione di immensi filamenti, invisibili all’occhio umano, appartenenti alla rete cosmica, la struttura a vasta scala che pervade l’Universo. Le formazioni tubolari si comportano come superstrade per convogliare la materia verso i nodi più densi dell’intricata ragnatela universale, come gli ammassi di galassie.

L’analisi dettagliata dei filamenti, realizzata decodificando deboli distorsioni nella mappatura della luce primordiale, aiuterà i ricercatori a comprendere meglio la formazione e l’evoluzione della rete cosmica, costituita in gran parte da materia oscura. Il team, che include ricercatori del Berkeley National Laboratory e dell’University of California, Berkeley, ha analizzato dati osservativi utilizzando metodi sofisticati di riconoscimento delle immagini, per dedurre gli effetti basati sulla gravità che identificano la forma di queste strutture.

La materia oscura risulta la costituente fondamentale dei filamenti, lunghi centinaia di milioni di anni luce, nonchè degli aloni che circondano gli ammassi di galassie, addensamenti di materia alimentati dalla rete universale. “Di solito i ricercatori non studiano questi filamenti direttamente, si rivolgono invece alle galassie nelle osservazioni”, ha detto Shirley Ho del Berkeley Lab e della Carnegie Mellon University, a guida dello studio pubblicato su Nature Astronomy. “Per svelare i filamenti abbiamo utilizzato gli stessi metodi che Yahoo e Google utilizzano per il riconoscimento di immagini”. La distribuzione delle galassie nell’Universo deriva dall’incessante tiro alla fune tra la spinta espansiva dell’energia oscura e la forza attrattiva della materia oscura. Lo studio ha utilizzato dati della survey BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey), che ha catturato la luce di circa un milione e mezzo di galassie al fine di studiare l’espansione dell’Universo e di determinare le quantità di materia ed energia oscura che lo costituiscono. I risultati di BOSS comprendono un catalogo di strutture simili a filamenti che connettono gli addensamenti di materia.

I ricercatori si sono basati inoltre su precise misurazioni del fondo cosmico a microonde (cosmic microwave background, CMB), la luce “fossile”, la radiazione residua che permea l’Universo. La mappa di questi fotoni risalenti a circa 380.000 anni dopo il Big Bang è l’immagine del cosmo neonato. L’emissione è quasi, ma non del tutto, uniforme in tutte le direzioni: esistono fluttuazioni del CMB, deviazioni dalla perfetta isotropia, legate a perturbazioni primordiali di densità. Tenendo presenti tali fluttuazioni, il team ha utilizzato algoritmi sofisticati per ricavare l’impronta impressa dai filamenti, partendo da un fenomeno noto come lensing gravitazionale debole, un processo di deviazione della luce dovuto al passaggio della radiazione cosmica di fondo attraverso la materia. Dal momento che le galassie si trovano nelle regioni più dense dell’Universo, è proprio in questi punti che il segnale dovuto alla deviazione della luce fossile è più forte. Il team ha utilizzato inoltre tecniche statistiche per identificare e confrontare i punti a densità più alta che avrebbero potuto segnalare la presenza di filamenti.

Le forze contrastanti della gravità e dell’espansione dell’Universo possono accorciare o allungare i filamenti stessi, che, così come le loro connessioni, possono cambiare forma nel corso di centinaia di milioni di anni. “I filamenti sono parte integrale della rete cosmica, anche se non è chiaro quale sia la relazione tra la materia oscura sottostante e i filamenti”, ha spiegato Simone Ferraro, tra gli autori dello studio. Ricavare forme e posizioni dei filamenti potrà rivelarsi fondamentale per identificare i gas presenti nei filamenti, la loro temperatura, e i meccanismi in base ai quali la materia entra e si sposta attraverso i filamenti. Ma i risultati più importanti di studi come questo riguardano la graduale mappatura della struttura globale della ragnatela cosmica, informazioni che ci permettono di penetrare sempre più nei misteri dell’energia e della materia oscura.
[ Barbara Bubbi ]

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https://phys.org/news/2018-04-tiny-distortions-universe-oldest-reveal.html

Nell’immagine, derivante da simulazioni del progetto IllustrisTNG per ricostruire a computer la struttura e l’evoluzione dell’Universo, una visualizzazione dell’intensità delle onde d’urto nel gas cosmico attorno a strutture di materia oscura collassata (in bianco-arancio).
Credit: IllustrisTNG collaboration