Scoperto un disaccoppiamento della velocità tra gas e materia oscura nella fusione MACS J0018.5+1626.
Gli ammassi di galassie sono tra le maggiori strutture dell’universo, tenute insieme dalla forza di gravità. Il 15% della loro massa è materia normale, in prevalenza gas caldo e poi stelle e pianeti. Il restante 85% dell’ammasso è materia oscura.
Le fusioni di ammassi di galassie sono ricche fonti d’informazioni per testare l’astrofisica e la cosmologia, ma i segnali proiettati sono fisicamente difficili da interpretare.
Uno studio, con autrice principale Emily Silich e fra i co-autori Elena Bellomi del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), ha illustrato la metodologia innovativa di ICM-SHOX che consiste nell’utilizzo di una combinazione di tecniche, come osservazioni SZ , ottiche ed a raggi X, per confrontarle direttamente con simulazioni idrodinamiche e determinare in modo più preciso i parametri delle fusioni.
Durante la lotta che ha avuto luogo tra gli ammassi noti come MACS J0018.5+1626, i singoli agglomerati sono rimasti in gran parte indenni grazie allo spazio tra di loro. Le due regioni contengono ciascuna migliaia di galassie e si trovano a miliardi di anni luce di distanza dalla Terra.
Quando le gigantesche riserve di gas sono entrate in collisione, il gas è diventato turbolento e surriscaldato. Tutta la materia interagisce tramite gravità, ma quella normale è influenzata anche dall’elettromagnetismo che la rallenta durante una collisione, mentre quella oscura continua a spostarsi. Le nuove osservazioni sono le prime a sondare direttamente il disaccoppiamento delle velocità fra la materia oscura e normale.
La Silich ha suggerito d’immaginare uno scontro con un autocarro che trasporta sabbia, “La materia oscura è come la sabbia e vola avanti.”
Un simile disaccoppiamento è già stato esaminato in precedenza nel Bullet Cluster dove si è visto il gas caldo chiaramente in ritardo rispetto alla materia oscura dopo che i due ammassi di galassie si sono incrociati.
La situazione in MACS J0018.5+1626 (indicato in seguito come MACS J0018.5) è analoga, ma l’orientamento è ruotato di circa 90 gradi rispetto a quello del Bullet Cluster. In altre parole, uno degli enormi ammassi in MACS J0018.5 sta volando quasi dritto verso la Terra, mentre l’altro si sta allontanando rapidamente.
Quest’orientamento ha permesso ai ricercatori un punto di osservazione unico da cui, per la prima volta, mappare la velocità sia della materia oscura che di quella normale e chiarire come si separano l’una dall’altra.
La scoperta è stata fatta usando dati del Caltech Submillimeter Observatory (recentemente rimosso dal suo sito sul Maunakea alle Hawaii per essere trasferito in Cile), del WM Keck Observatory sul Maunakea, del Chandra X-ray Observatory della NASA, del telescopio spaziale Hubble della NASA, dell’Herschel Space Observatory, dell’osservatorio Planck dell’Agenzia spaziale europea (ora in pensione) e dell’Atacama Submillimeter Telescope Experiment in Cile. Alcuni rilevamenti sono stati fatti decenni fa, mentre l’analisi completa (con tutti i set di dati) si è svolta negli ultimi due anni.
Il team ha utilizzato il Deep Imaging Multi-Object Spectrograph (DEIMOS) che vanta il più ampio campo visivo (16,7 arcmin per 5 arcmin) di tutti gli strumenti del Keck Observatory ed il maggiore numero di pixel (64 Mpix). L’apparecchio è impiegato per sondare in maniera efficiente gli angoli remoti dell’universo ottenendo spettri simultanei di un massimo di 130 galassie o stelle.
Lo studio è stato pubblicato il 20 giugno 2024 ed è consultabile online a questo link.
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Immagini: CalTech
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