L’osservatorio Chandra chiude l’anno con lo champagne

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Il 31 dicembre del 2020, grazie a un mix di dati raccolti soprattutto nelle frequenze dei raggi X, il telescopio orbitale Chandra scopriva un nuovo ammasso di galassie. Situato a una distanza enorme, di alcuni miliardi di anni luce (redshift intorno a z ≈ 0,2–0,3), nella zona di cielo boreale detta Chioma di Berenice (Coma Berenices), l’oggetto si estende per 3,8 milioni di anni luce e si presenta come un immenso agglomerato di bolle, creato dalle galassie al suo interno. Una caratteristica che, unita alla data della scoperta, gli ha fatto guadagnare il nome di Champagne Cluster, decisamente più facile da ricordare di quello con cui è stato catalogato: Rm J130558.9+263048.4.
La scoperta è stata trattata in vari studi, l’ultimo risale a luglio scorso ed è stato pubblicato su The Astrophysical Journal.  In questi giorni, inoltre, è stata elaborata una nuova immagine, anche stavolta unendo le osservazioni a raggi X del telescopio Chandra con i dati ottici provenienti dalle Legacy Surveys, che consistono in tre indagini distinte e complementari condotte con diversi telescopi, situati in Arizona e in Cile.

La nuova immagine composita mostra che lo Champagne Cluster è in realtà costituito da due ammassi di galassie che stanno interagendo gravitazionalmente e finiranno per fondersi, formando un ammasso ancora più grande.
L’osservazione accurata di questo processo è molto importante per gli studiosi, lo Champagne Cluster appartiene a una classe molto rara di ammassi in fusione, simile a quella del celebre Bullet Cluster. In questi sistemi, il gas caldo dei due ammassi entra in collisione diretta e rallenta drasticamente, mentre le galassie e la materia oscura, che interagiscono molto meno, proseguono il loro moto. Questo produce una separazione spaziale tra gas e massa totale, offrendo una delle prove osservative più importanti dell’esistenza della materia oscura.

Confrontando le osservazioni reali con diverse simulazioni numeriche, i ricercatori hanno ricostruito due possibili scenari evolutivi. Nel primo, i due ammassi si sarebbero scontrati oltre due miliardi di anni fa. Dopo l’impatto iniziale, ci sarebbe stato un allontanamento reciproco finché la gravità non ha di nuovo preso il sopravvento, facendoli riavvicinare. Al momento, si troverebbero per la seconda volta in rotta di collisione.
Nel secondo scenario, invece, la fusione sarebbe il risultato di un’unica collisione avvenuta circa 400 milioni di anni fa, ora i due ammassi sarebbero in fase di allontanamento.

Il gas riscaldato dall’impatto della collisione appare come un imponente vortice luminoso di colore fucsia che si estende tra i due gruppi di galassie. Questo materiale possiede una massa superiore a quella di tutte le galassie messe insieme e, a seguito dell’urto, è stato disperso e rallentato, mentre le galassie hanno continuato a muoversi quasi indisturbate, attraversando la regione della collisione.
Negli ammassi di questo genere, il gas si trova a temperature di diversi milioni di gradi e di solito, come riscontrato in numerose osservazioni, assume una forma approssimativamente circolare o moderatamente ovale. Nello Champagne Cluster, invece, esso risulta distribuito in modo più esteso dall’alto verso il basso, rivelando la presenza dei due ammassi in collisione. Due concentrazioni di galassie individuali che costituiscono gli ammassi in collisione sono visibili rispettivamente nella parte superiore e inferiore della regione centrale. (L’immagine, visibile in cima a questo articolo, è stata ruotata di 90 gradi in senso orario, in modo che il nord sia orientato verso destra).

I ricercatori ritengono che procedere ad ulteriori studi sullo Champagne Cluster potrebbe fornirci informazioni fondamentali su come la materia oscura reagisce a collisioni ad alta velocità. Gli ammassi di galassie in fusione possono essere considerati dei veri e propri laboratori cosmici che potrebbero celare informazioni molto importanti, capaci potenzialmente anche di mettere alla prova i modelli di struttura e di evoluzione dell’universo su larga scala.

Foto: La nuova immagine dello Champagne Cluster, prodotta con i dati a raggi x raccolti dall’osservatorio orbitale Chandra e quelli ottici ottenuti mediante telescopi terrestri. Le galassie al suo interno creano la curiosa estetica a bolle, le zone color rosa fucsia rappresentano i gas incandescenti
Crediti: Nasa/Cxc/UcDavis/F. Bouhrik et al.; Optical:Legacy Survey/DeCaLs/Bass/MzLs_ Elaborazione immagine: Nasa/Cxc/Sao/P. Edmonds and L. Frattare