La distribuzione della materia e quindi delle galassie non è casuale. Queste ultime sono organizzate secondo una struttura che ricorda una enorme rete che gli astronomi chiamano cosmic web. “Crediamo che la rete cosmica, costituita essenzialmente dalla materia scura, si sia formata ben presto a partire da piccole fluttuazioni durante le fasi primordiali dell’Universo”, spiega Behnam Darvish del Dipartimento di Fisica e Astronomia presso la UC Riverside e autore principale dello studio pubblicato su The Astrophysical Journal. “In linea di principio, questa sorta di ‘universo scheletrico’ deve aver avuto un ruolo fondamentale nella formazione ed evoluzione delle galassie, un fatto incredibilmente difficile da studiare e capire fino ad oggi”.
Questa struttura è composta da regioni più dense dove risiedono ammassi e gruppi di galassie, da regioni scarsamente popolate e prive di galassie e da strutture a “filamenti” che collegano le regioni a più alta densità. “I filamenti sono simili a ponti che collegano le regioni più dense della rete cosmica”, dice Darvish.
L’immagine illustra una simulazione al computer della rete cosmica dei filamenti lungo i quali è distribuita la materia. In basso a sinistra, è mostrato un ingrandimento della struttura a filamenti, il cui lato si estende per 10 milioni di anni luce, in cui sono distribuiti il gas e la materia scura. Credit: Bolshoi simulation/S. Cantalupo.
È ben noto che le galassie che si trovano in regioni meno dense hanno una maggiore probabilità di creare nuove stelle, un po’ come la nostra galassia, mentre le galassie che si trovano in regioni più dense generano stelle ad un ritmo più basso. “Il ruolo dell’ambiente circostante e, in particolare, dei filamenti e della rete cosmica durante le fasi primordiali dell’Universo è rimasto fino a qualche tempo fa un mistero”, afferma Bahram Mobasherun professore di fisica e astronomia della UC a Riverside e co-autore dell’articolo.
Gli astronomi hanno utilizzato i dati di due survey cosmologiche, cioè COSMOS e HiZELS, e quelli ricavati dalle osservazioni condotte con diversi telescopi, quali Hubble, VLT, UKIRT e Subaru. Applicando ad essi un programma che permette di identificare le strutture a filamenti, gli scienziati hanno potuto analizzare l’influenza che la rete cosmica ha avuto nell’ambito dei processi di formazione ed evoluzione delle galassie trovando che quelle che risiedono nelle strutture a filamenti hanno una maggiore probabilità di generare nuove stelle. In altre parole, sembra che nell’Universo distante l’evoluzione delle galassie abbia subìto un’accelerazione lungo i filamenti. “E’ possibile che questi filamenti accelerino l’evoluzione delle galassie, portandole verso gli ammassi dove vengono processate completamente dai loro ambienti ricchi e densi per poi diventare inattive al termine del loro ciclo evolutivo”, dice Darvish. “Inoltre, i nostri risultati suggeriscono che l’accelerazione dei processi evolutivi è essenzialmente dovuta alle interazioni galassia-galassia nei filamenti”.
Poichè lo studio della rete cosmica è alquanto complesso, di solito gli astronomi si limitano a realizzare una serie di simulazioni osservando l’Universo locale. Ma in questo nuovo studio, i ricercatori hanno considerato l’Universo distante, ossia quando aveva una età di circa 7 miliardi di anni. “Siamo rimasti sorpresi dall’importante ruolo che hanno i filamenti per la formazione e l’evoluzione delle galassie”, dice Mobasher. “La formazione stellare viene incrementata nei filamenti perché essi favoriscono l’interazione tra le galassie e ciò si traduce con un aumento del tasso di formazione stellare. Esistono alcune evidenze che nel nostro Universo locale questo processo continui ancora oggi nei filamenti”.
Il passo successivo sarà ora quello di estendere questo studio ad altre epoche cosmologiche in modo da capire più in dettaglio come le strutture a filamenti abbiano in influenzato la formazione e l’evoluzione delle galassie nel corso del tempo.
Astrophysical Journal: B. Darvish, D. Sobral, B. Mobasher, N. Z. Scoville, P. Best, L. V. Sales, and I. Smail – Cosmic Web and Star Formation Activity in Galaxies at z ~ 1
arXiv: Cosmic Web and Star Formation Activity in Galaxies at z~1