Svelato il mistero della “materia fantasma”: gli astronomi trovano finalmente i filamenti incandescenti che legano l’universo

Gli astronomi hanno individuato un vasto filamento di gas caldo che collega quattro ammassi di galassie, estendendosi per 23 milioni di anni luce, 230 volte la lunghezza della nostra galassia. Con una massa 10 volte superiore a quella della Via Lattea, questa struttura filamentosa rappresenta gran parte della “materia mancante” dell’universo, la cui ricerca ha sconcertato gli scienziati per decenni.

Questa “materia mancante” non si riferisce alla materia oscura, la misteriosa sostanza che rimane praticamente invisibile perché non interagisce con la luce (un enigma ancora irrisolto). Si tratta invece di “materia ordinaria” composta da atomi, formati da elettroni, protoni e neutroni (collettivamente chiamati barioni), che costituiscono stelle, pianeti, lune e i nostri corpi. La ricerca che ha scoperto la natura di questi filamenti è stata pubblicata in Astronomy & Astrophisics.

Per decenni, i migliori modelli dell’universo hanno suggerito che un terzo della materia barionica che dovrebbe esistere nel cosmo fosse mancante. La scoperta di questa materia mancante all’interno di filamenti conferma che i nostri modelli dell’universo erano corretti e che non c’è bisogno di nessuna invenzione esotica per spiegare la struttura del mondo che ci circonda. Inoltre, potrebbe rivelare di più sulla “Ragnatela Cosmica”, la vasta struttura lungo la quale intere galassie si sono formate e aggregate nelle epoche primordiali del nostro universo, vecchio di 13,8 miliardi di anni.

Struttura dei filamenti e dove è la materia mancante

I modelli cosmologici, incluso il modello standard della cosmologia, hanno a lungo ipotizzato che la materia barionica mancante fosse intrappolata in vasti filamenti di gas che si estendono tra le regioni più dense dello spazio.

Sebbene gli astronomi abbiano osservato questi filamenti in precedenza, la loro luce debole è stata spesso oscurata da altre fonti, come galassie e quasar alimentati da buchi neri supermassicci, rendendo elusive le loro caratteristiche. Ora, per la prima volta, un team di astronomi è riuscito a determinare le proprietà di uno di questi filamenti, che collega quattro ammassi galattici nell’universo locale, tutti parte del Superammasso di Shapley, un raggruppamento di oltre 8.000 galassie, una delle strutture più massicce nel cosmo vicino.

“Per la prima volta, i nostri risultati corrispondono strettamente a ciò che osserviamo nel nostro modello principale del cosmo, qualcosa che non era mai accaduto prima”, ha dichiarato il capo del team, Konstantinos Migkas dell’Osservatorio di Leida, nei Paesi Bassi.

La struttura del Shapley Supercluster – ESA

Una materia mancante incandescente

Il filamento appena osservato non è straordinario solo per la sua massa e dimensione, ma anche per la sua temperatura, che raggiunge i 10 milioni di gradi Celsius, circa 1.800 volte più calda della superficie del Sole. Questo filamento si estende diagonalmente attraverso il Superammasso di Shapley.

Fondamentali per la caratterizzazione di questo filamento sono stati i dati a raggi X raccolti dai telescopi spaziali XMM-Newton e Suzaku. Mentre Suzaku, satellite dell’Agenzia Spaziale Giapponese (JAXA), ha mappato la luce a raggi X su una vasta regione dello spazio, XMM-Newton, gestito dall’Agenzia Spaziale Europea (ESA), ha analizzato punti di raggi X provenienti da buchi neri supermassicci all’interno del filamento, che lo “contaminavano”.

“Grazie a XMM-Newton, siamo riusciti a identificare e rimuovere questi contaminanti cosmici, così da sapere che stavamo osservando il gas del filamento e nient’altro”, ha spiegato Florian Pacaud, ricercatore dell’Università di Bonn. “Il nostro approccio ha avuto grande successo e rivela che il filamento è esattamente come ci aspetteremmo dai nostri migliori modelli su larga scala dell’universo.”

Il team ha poi combinato queste osservazioni a raggi X con dati ottici provenienti da numerosi altri telescopi.

Implicazioni per la Ragnatela Cosmica

La scoperta di questo filamento di materia calda che collega ammassi di galassie ha il potenziale di migliorare la comprensione di queste strutture estreme e di come siano connesse attraverso vaste distanze cosmiche. Questo potrebbe, a sua volta, approfondire la nostra conoscenza della Ragnatela Cosmica, filamenti di materia che hanno agito come un’impalcatura cosmica, aiutando l’universo a formarsi nella sua struttura attuale.

“Questa ricerca è un ottimo esempio di collaborazione tra telescopi e stabilisce un nuovo punto di riferimento per individuare la luce proveniente dai deboli filamenti della ragnatela cosmica”, ha spiegato Norbert Schartel, scienziato del progetto XMM-Newton. “Più fondamentalmente, rafforza il nostro modello standard del cosmo e convalida decenni di simulazioni: sembra che la materia ‘mancante’ sia davvero nascosta in fili difficili da vedere, intrecciati attraverso l’universo.”