Questa è una versione PDF del contenuto. Per la versione completa e aggiornata, visita:
https://blog.tuttosemplice.com/gas-primordiale-troppo-caldo-la-scoperta-che-sfida-i-modelli/
Verrai reindirizzato automaticamente...
Nello spazio profondo, a una distanza che ci riporta indietro nel tempo fino a quando l’Universo era ancora nella sua infanzia, gli astronomi hanno individuato qualcosa che, secondo le attuali teorie cosmologiche, non dovrebbe esistere. Un team internazionale di ricercatori ha scoperto un vasto ammasso di galassie permeato da un gas estremamente caldo, con temperature ben cinque volte superiori a quelle previste dai modelli teorici per un’epoca così remota. La scoperta, pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature, riguarda l’ammasso SPT2349-56, osservato com’era appena 1,4 miliardi di anni dopo il Big Bang.
Questa osservazione rappresenta una sfida diretta alla nostra comprensione dell’evoluzione delle strutture cosmiche. Fino ad oggi, gli astrofisici ritenevano che il gas all’interno degli ammassi galattici si riscaldasse gradualmente nel corso di miliardi di anni, man mano che la gravità attirava la materia verso il centro facendola collassare. Trovare un ambiente così energetico e “ribollente” in una fase così precoce suggerisce invece che l’Universo giovane fosse un luogo molto più violento e dinamico di quanto ipotizzato, costringendo la comunità scientifica a rivedere i capitoli iniziali della storia del cosmo.
La rilevazione è stata resa possibile grazie alla sensibilità dell’ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), il potente radiotelescopio situato nel deserto cileno. Gli scienziati hanno sfruttato un fenomeno noto come effetto Sunyaev-Zeldovich, che si verifica quando la radiazione cosmica di fondo (la luce residua del Big Bang) interagisce con gli elettroni ad alta energia del gas caldo, subendo una leggera distorsione. Analizzando queste impercettibili variazioni, il team ha potuto misurare l’energia termica del gas intrappolato tra le galassie dell’ammasso.
I risultati sono stati sorprendenti. Secondo Dazhi Zhou, autore principale dello studio e ricercatore presso l’Università della British Columbia, il segnale rilevato era talmente intenso da destare iniziali sospetti. «Inizialmente ero scettico riguardo al segnale, perché era troppo forte per sembrare reale», ha dichiarato Zhou. Tuttavia, dopo mesi di rigorose verifiche e analisi incrociate, i dati hanno confermato che il gas intracluster possedeva una temperatura e una densità energetica paragonabili, se non superiori, a quelle osservate negli ammassi massicci dell’Universo odierno, che hanno avuto però oltre 12 miliardi di anni in più per evolversi.
Di fronte a un’anomalia termica di tale portata, gli scienziati hanno dovuto cercare una fonte di energia alternativa alla semplice compressione gravitazionale, che da sola non basterebbe a spiegare temperature così elevate in tempi così brevi. L’ipotesi più accreditata punta il dito contro i “motori” nascosti nel cuore delle galassie: i buchi neri supermassicci. L’ammasso SPT2349-56 ospita infatti una concentrazione eccezionale di galassie attive, che formano stelle a ritmi frenetici, migliaia di volte superiori a quelli della nostra Via Lattea.
Secondo Scott Chapman, coautore dello studio e professore alla Dalhousie University, è molto probabile che siano stati proprio questi oggetti estremi a riscaldare l’ambiente circostante. «Questo ci dice che qualcosa nell’Universo primordiale – probabilmente tre buchi neri supermassicci scoperti di recente nell’ammasso – stava già pompando enormi quantità di energia nell’ambiente circostante», ha spiegato Chapman. Questi getti di materia ed energia avrebbero agito come giganteschi riscaldatori cosmici, modellando il giovane ammasso con una rapidità e un’intensità impreviste, accelerando processi che i modelli standard prevedevano molto più lenti.
La scoperta del gas caldo in SPT2349-56 segna un punto di svolta per l’astrofisica extragalattica. Dimostra che gli ammassi di galassie non sono cresciuti lentamente e pacificamente, ma hanno attraversato fasi parossistiche guidate dall’attività frenetica dei buchi neri già nel primo miliardo di anni di vita dell’Universo. Questo studio non solo evidenzia le lacune negli attuali modelli di formazione delle strutture, ma apre anche nuove prospettive di ricerca: gli astronomi dovranno ora capire quanto siano comuni questi sistemi precoci ed estremamente caldi, utilizzando strumenti di nuova generazione per sondare ancora più a fondo l’alba del cosmo.
La temperatura rilevata è circa cinque volte superiore a quanto previsto dai modelli teorici per un’epoca così vicina al Big Bang, ovvero appena 1,4 miliardi di anni dopo la nascita dell’Universo. Secondo le teorie classiche, il riscaldamento del gas all’interno degli ammassi galattici dovrebbe avvenire gradualmente nel corso di miliardi di anni a causa del collasso gravitazionale. La presenza di un ambiente così energetico in una fase così precoce suggerisce che meccanismi più violenti e rapidi fossero già in atto, sfidando la nostra comprensione dell’evoluzione delle strutture cosmiche.
Gli scienziati ipotizzano che la semplice compressione gravitazionale non sia sufficiente a spiegare le temperature estreme rilevate in tempi così brevi. La fonte di energia più probabile è identificata nell’attività dei buchi neri supermassicci presenti nel cuore delle galassie attive dell’ammasso. Questi oggetti celesti agirebbero come potenti motori, espellendo getti di materia ed energia nell’ambiente circostante. Questo processo avrebbe accelerato il riscaldamento del gas intracluster, trasformando l’ammasso in un luogo dinamico e turbolento molto prima di quanto previsto dai modelli standard.
La misurazione è stata effettuata grazie alla sensibilità del radiotelescopio ALMA, situato nel deserto cileno, sfruttando un fenomeno fisico noto come effetto Sunyaev-Zeldovich. Questo effetto si manifesta quando la radiazione cosmica di fondo, che è la luce residua del Big Bang, interagisce con gli elettroni ad alta energia presenti nel gas caldo dell’ammasso, subendo una distorsione caratteristica. Analizzando queste variazioni nel segnale, il team di ricerca ha potuto calcolare con precisione l’energia termica e la densità del gas intrappolato tra le galassie, nonostante l’enorme distanza temporale e spaziale.
Il ritrovamento di gas così caldo in un’epoca remota costringe la comunità scientifica a rivedere i modelli di formazione ed evoluzione degli ammassi galattici. Dimostra che l’Universo giovane non era un luogo in lenta evoluzione, ma un ambiente caratterizzato da eventi parossistici e violenti guidati dall’attività frenetica delle galassie e dei buchi neri. Questa scoperta apre nuove prospettive di ricerca, spingendo gli astronomi a indagare quanto siano comuni questi sistemi precoci ed estremamente energetici per comprendere meglio le fasi iniziali della storia del cosmo.