L’Osservatorio Rubin ossserverà i reperti fossili dell’evoluzione di ammassi di galassie

 

 

Il telescopio in rapido movimento e l’enorme fotocamera digitale dell’Osservatorio Vera C. Rubin illumineranno il debole bagliore delle stelle fluttuanti all’interno degli ammassi di galassie.

 

 

La luce intraammasso, il bagliore collettivo di innumerevoli stelle strappate dalle loro galassie e lasciate vagare nel vasto spazio intergalattico, è incredibilmente debole e difficile da rilevare.

L’imminente Legacy Survey of Space and Time del Vera C. Rubin Observatory sarà la prima survey astronomica a fornire agli scienziati i dati di cui hanno bisogno per rilevare la luce all’interno dell’ammasso in migliaia di ammassi di galassie, sbloccando indizi sulla storia evolutiva dell’Universo su larga scala.

Le galassie, come la nostra galassia, la Via Lattea, sono insiemi di miliardi di stelle tenute insieme dalla gravità. A volte le galassie si raggruppano in ammassi contenenti centinaia o addirittura migliaia di galassie.

Questi ammassi di galassie sono gli oggetti più grandi dell’Universo che sono tenuti insieme dalla loro stessa gravità e impiegano miliardi di anni per formarsi e cambiare.

Se potessimo in qualche modo osservare la loro evoluzione in avanti veloce, come in un film, le drammatiche interazioni tra le galassie ci lascerebbero ipnotizzati.

Ma c’è un modo in cui possiamo leggere le storie della storia degli ammassi di galassie, e il nostro narratore cosmico è la popolazione di stelle che sono state strappate dalle loro galassie e sparse negli spazi tra le galassie dell’ammasso.

Queste stelle emettono un bagliore spettrale chiamato luce intraammasso, ed è almeno 1000 volte più debole del cielo notturno più scuro che possiamo percepire con i nostri occhi.

La luce all’interno dell’ammasso è rimasta per lo più nascosta ai telescopi e alle fotocamere esistenti perché è così debole. Ma con i dati del Legacy Survey of Space and Time dell’Osservatorio Vera C. Rubin, che inizierà nel 2025, gli scienziati saranno in grado di osservare questa luce estremamente debole come mai prima d’ora.

L’Osservatorio Rubin è finanziato congiuntamente dalla National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti e dal Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE). Rubin è un programma del NOIRLab della NSF e dello SLAC National Accelerator Laboratory, che gestirà congiuntamente Rubin.

Nel corso di milioni di anni, quando le galassie si scontrano e si fondono, la luce all’interno dell’ammasso forma una “documentazione fossile” delle interazioni dinamiche che un ammasso di galassie ha sperimentato, offrendo una grande quantità di informazioni sulla storia del sistema di ammassi e sulla storia dell’Universo su larga scala.

“Le stelle strappate alle loro galassie finiscono per popolare lo spazio tra le galassie in un ammasso. Queste stelle sono come la polvere che si sprigiona da un pezzo di gesso quando si scrive su una lavagna”. afferma Mireia Montes, ricercatrice presso l’Instituto de Astrofísica de Canarias e membro della Rubin/LSST Galaxies Science Collaboration.

“Tracciando la polvere di gesso stellare con Rubin, speriamo di essere in grado di leggere le parole sulla lavagna dell’ammasso di galassie“.

Quante delle stelle di un ammasso di galassie sono effettivamente fluttuanti liberamente, contribuendo al bagliore? Come sono distribuiti nel cluster?

Le risposte a queste domande non sono ben note, perché la luce all’interno dell’ammasso è stata così difficile da studiare fino ad ora.

 “C’è così tanto che non sappiamo sulla luce all’interno dell’ammasso”, dice Montes. “Il potere di Rubin è che ci fornirà molti ammassi di galassie che possiamo esplorare”.

Oltre a studiare la luce all’interno dell’ammasso per trovare indizi sulla storia degli ammassi di galassie, gli scienziati possono anche usarla per ottenere informazioni sulla sostanza elusiva nota come materia oscura, un materiale invisibile che non emette né riflette la luce e si trova in alte concentrazioni intorno agli ammassi di galassie.

Rubin scannerizzerà l’intero cielo dell’emisfero australe ogni poche notti per dieci anni con la più grande fotocamera digitale del mondo, rivelando la luce all’interno dell’ammasso che, fino ad ora, gli astronomi sono stati in gran parte in grado di rilevare solo con osservazioni lunghe e mirate di un ammasso di galassie alla volta.

Nel corso della sua indagine di 10 anni, Rubin scatterà milioni di immagini ad alta risoluzione di ammassi di galassie distanti e gli scienziati saranno in grado di impilare queste immagini insieme nelle più grandi immagini a lunghissima esposizione mai create del cielo dell’emisfero australe.

Le immagini impilate forniranno agli scienziati più ammassi di galassie con luce intraammasso rilevabile in ogni campo visivo di quanti ne abbiano avuti in totale fino ad oggi.

In questo modo, Rubin espanderà il numero di ammassi di galassie che possiamo studiare da una manciata a migliaia, il che consentirà a ricercatori come Montes di analizzare il debole bagliore della luce intra-ammasso in tutto l’Universo.

Dall’evoluzione degli ammassi di galassie alla distribuzione della materia oscura, la luce all’interno dell’ammasso contiene importanti indizi su come si è formata la struttura su larga scala dell’Universo. 

“La luce intrammaso può sembrare qualcosa di molto piccolo e insignificante, ma ha molte implicazioni”, Dice Montes. “Completa ciò che già sappiamo e aprirà nuove finestre sulla storia del nostro Universo”.

 

Foto: Astronomical Data/Image: M. Montes (Instituto de Astrofísica de Canarias); Artistic Enhancement: J. Pinto (Rubin Observatory).