Ammassi di galassie come bambole russe

Gli astronomi hanno utilizzato i dati dell’osservatorio Chandra X-ray della NASA, del satellite Planck dell’ESA e una lunga lista di telescopi ottici al fine di sviluppare un nuovo potente metodo per studiare l’energia oscura, la misteriosa energia che sta attualmente guidando l’espansione accelerata dell’Universo.

La tecnica sfrutta l’osservazione che gli strati esterni degli ammassi di galassie, le più grandi strutture dell’Universo tenute insieme dalla forza di gravità, mostrano somiglianza nei profili di emissione di raggi X e nelle dimensioni. Ammassi più massicci sono semplicemente versioni ingrandite di quelli meno massicci.

“In questo senso, gli ammassi di galassie sono come bambole russe, matrioske, con quelli più piccoli che hanno una forma simile a quelli più grandi”, ha detto Andrea Morandi dell’University of Alabama, a Huntsville, che ha guidato lo studio. “Essere consapevoli di questo ci permette di confrontarli tra loro e di determinare con precisione le loro distanze attraverso miliardi di anni luce.”

Utilizzando questi ammassi di galassie come marcatori di distanza, gli astronomi possono misurare quanto velocemente l’Universo si stia espandendo in tempi diversi fin dal Big Bang. Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, il tasso di espansione è determinato dalle proprietà dell’energia oscura più la quantità di materia nell’Universo, dove quest’ultima è in gran parte costituita da materia invisibile chiamata materia oscura.

Se i parametri cosmologici assunti (ad esempio, le proprietà dell’energia oscura o della materia oscura) non sono corretti, allora ammassi distanti non sembreranno essere simili, vale a dire le loro dimensioni saranno più grandi o più piccole del previsto. I parametri cosmologici sono allora regolati in modo che tutti i diversi ammassi, con masse diverse e diverse distanze, appaiano simili. Il processo è analogo a determinare il peso sconosciuto di un oggetto aggiungendo o sottraendo pesi noti ad una bilancia finché i due lati siano in equilibrio.

Questi ultimi risultati confermano studi precedenti sul fatto che le proprietà dell’energia oscura non sono cambiate nel corso di miliardi di anni. Essi supportano anche l’idea che l’energia oscura è spiegata al meglio dalla “costante cosmologica”, che Einstein per primo ha proposto, equivalente all’energia dello spazio vuoto.

I ricercatori hanno studiato 320 ammassi di galassie con distanze dalla Terra che andavano da circa 760 milioni di anni luce a circa 8,7 miliardi di anni luce. Questo amplia l’epoca in cui l’energia oscura ha portato al fatto che l’Universo iniziasse ad accelerare,  una scoperta che ha sconvolto molti astronomi quando è stata fatta quasi due decenni fa.

Per determinare risultati più precisi piuttosto che con i soli dati di Chandra, i ricercatori hanno combinato questi dati con le informazioni sul tasso di espansione dell’Universo derivanti dalle osservazioni ottiche di supernove, e con il lavoro dal satellite Planck sulla radiazione cosmica di fondo, la radiazione residua prodotta dal Big Bang.

“La natura dell’energia oscura è uno dei più grandi misteri della fisica, quindi è fondamentale ideare nuovi strumenti per lo studio delle sue proprietà, dal momento che diversi metodi possono avere ipotesi molto diverse, punti di forza e di debolezza”, ha detto Morandi. “Pensiamo che questa nuova tecnica sia in grado di permetterci un grande balzo in avanti nella nostra comprensione dell’energia oscura.”

Lo studio che descrive questi risultati è stato pubblicato l’11 aprile 2016 sulla rivista Royal Astronomical Society.

http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/russian-doll-galaxy-clusters-reveal-information-about-dark-energy.html