Migliaia di galassie si dispongono a formare una struttura sferica con un guscio che si estende per un miliardo di anni luce: questo allineamento cosmico sfida le idee fondamentali sulla natura del nostro universo: cosa ha causato questa disposizione a bolla? E perché l’universo, a quelle distanze, non è omogeneo come finora ritenuto?

 

 

Gli astronomi che mappano le distanze precise di decine di migliaia di galassie hanno trovato una curiosa struttura cosmica: migliaia di galassie a migliaia si trovano lungo un guscio sferico che si estende per un miliardo di anni luce. La dimensione da sola è sufficiente per sfidare le idee fondamentali sull’universo.

Brent Tully (Università delle Hawaii) e i suoi colleghi si sono imbattuti nella struttura mentre mappavano 55.877 galassie nell’universo come parte di un progetto noto come Cosmicflows-4.

“Non stavamo cercando questa sfera”, spiega Tully. “È così enorme che si riversa ai bordi del settore del cielo che stavamo analizzando”. La struttura stessa, tuttavia, era stata precedentemente scoperta da Maret Einasto e colleghi nel 2016, come riportato in Astronomy & Astrophysics.

Mentre Tully e colleghi mappavano le posizioni delle galassie, non hanno potuto fare a meno di notare che prendeva forma una sfera gigante.

Tutto intorno alla sfera, gli astronomi hanno visto strutture familiari, precedentemente scoperte in altre indagini del cielo, come la Grande Muraglia di Sloan, la Grande Muraglia del Center for Astrophysics e la Grande Muraglia Ercole-Corona Boreale. Ognuna di queste pareti è fatta di ammassi di centinaia o migliaia di galassie.

“È stato un processo incredibile costruire questa mappa e vedere come la struttura del guscio gigante è composto da elementi che sono stati identificati in passato come alcune delle più grandi strutture dell’universo”, afferma il cartografo Daniel Pomarede (Paris-Saclay University).

Le scale coinvolte sono davvero grandiose: le pareti galattiche che compongono la sfera sono esse stesse lunghe milioni o addirittura un miliardo di anni luce.

Nel frattempo, l’interno della sfera è scarso e contiene il Vuoto di Boote. Solo nel centro il numero di galassie aumenta di nuovo, per la presenza di un insieme di ammassi di galassie noto come Superammasso di Boote.

L’intera sfera si trova a circa 820 milioni di anni luce da noi, ben al di fuori del Superammasso di Laniākea che comprende la Via Lattea e tutto il Gruppo Locale di cui facciamo parte. (Il team di Tully ha scoperto Laniākea nel 2014).

La gigantesca sfera galattica è stata chiamata Ho’oleilana: poiché gli astronomi hanno lavorato in collaborazione con il professore di lingua hawaiana Larry Kimura (Università delle Hawaii) e Ka’iu Kimura, direttore del Centro visitatori di Imiloa, hanno pensato a questa parola che deriva da un verso del canto della creazione di Kumulipo, “Hoʻoleilei ka lana a ka Pōuliuli”, che significa “Dalle tenebre profonde vengono mormorii di risveglio”. Ho’oleilana è tratto da questo canto e significa “mormorii inviati di risveglio”.

Gli elementi costitutivi di Ho’oleilana sono galassie, che a loro volta si raggruppano in ammassi e superammassi.

Ogni singola galassia è immersa nella materia oscura e la materia oscura governa i raggruppamenti più grandi attraverso la gravità.

Quindi, è possibile che la sfera sia semplicemente nata dalla mescolanza gravitazionale della materia. Queste interazioni hanno, nel tempo, organizzato le galassie in una schiuma cosmica, in cui le galassie tendono a giacere lungo pareti e filamenti che delineano grandi regioni di spazio per lo più senza galassie conosciute come vuoti. Potrebbe essere che la sfera galattica sia semplicemente un risultato naturale di quel processo.

Tuttavia, Tully e colleghi hanno un suggerimento alternativo, pubblicato sull’Astrophysical Journal. Pensano che questa struttura sferica potrebbe essere l’eco di enormi onde di pressione che si sono riversate intorno all’universo primordiale.

Conosciute come oscillazioni acustiche barioniche, queste onde sono nate perché l’universo primordiale era pieno di un denso plasma caldo non dissimile dall’interno del Sole.

La gravità ha attirato il plasma insieme in regioni più dense, ma i fotoni intrappolati con la materia hanno cercato di spingerlo. 

Alla fine, gli ioni e gli elettroni del plasma si combinarono per formare gas neutro, liberando i fotoni. Ma gli effetti dello sono rimasti. Mentre il gas collassava per formare stelle e galassie, le onde imprimevano una sorta di modello, come increspature in uno stagno, che poi si espandeva insieme all’universo nel tempo. Il team di Tully pensa che Ho’oleilana potrebbe essere una di queste increspature, congelate nello spazio.

Non tutti sono d’accordo con questa conclusione, però. Immaginate di lanciare ciottoli in uno stagno: le increspature risultanti si sovrapporrebbero in modo che l’increspatura attorno alla goccia di un singolo ciottolo sarebbe difficile se non impossibile da distinguere.

Studi precedenti hanno trovato prove di oscillazioni acustiche barioniche, ma solo su base statistica, studiando enormi popolazioni di galassie.

L’unico modo in cui una singola increspatura potrebbe essere individuata, sostengono Tully e colleghi, è se la massa al centro dell’increspatura fosse eccezionalmente densa, come lanciare una pietra più grande dei ciottoli nello stagno. “Abbiamo identificato per la prima volta il guscio di Ho’oleilana senza pensare a cosa potrebbe esserci al centro”, dice Tully. “È stato piacevole trovare un ricco superammasso lì”.

Un test futuro dello scenario delle oscillazioni acustiche potrebbe essere quello di vedere se questo superammasso contiene davvero abbastanza massa da generare un’increspatura propria.

Indipendentemente dall’origine di Ho’oleilana, le sue dimensioni sfidano un’idea fondamentale su come è disposto l’universo.

Mentre ci aspettiamo una struttura organizzata gravitazionalmente su scale fino a circa 500 milioni di anni luce di diametro, su scale più grandi gli astronomi pensano che l’universo dovrebbe iniziare a diventare relativamente omogeneo. 

A un miliardo di anni luce di larghezza, Ho’oleilana spinge quella nozione di omogeneità su scale più grandi, dice Tully: “Prove come Ho’oleilana suggeriscono effettivamente che la scala per raggiungere l’omogeneità è maggiore”.

Immagine: Zosia Rostomian / Lawrence Berkeley NationalLaboratory