In basso al centro, la mappa a tutto cielo di Planck a 545 GHz. La fascia grigia orizzontale corrisponde all’emissione della polvere della nostra Via Lattea. I puntini neri indicano invece la posizione dei candidati protoammassi. Nei riquadri tutt’attorno, alcune delle osservazioni compiute successivamente con lo strumento SPIRE di Herschel. Le curve di livello si riferiscono alla densità di galassie presenti nell’ammasso. Crediti: ESA and the Planck Collaboration/ H. Dole, D. Guéry & G. Hurier, IAS/University Paris-Sud/CNRS/CNES
Sono grandi, grandissimi, immensi. Più di loro c’è solo l’universo. Eppure, per individuarli con certezza, si è reso necessario lo sforzo congiunto dei due gioielli a infrarossi e microonde dell’Agenzia spaziale europea, i satelliti gemelli Herschel e Planck. Stiamo parlando di ammassi di galassie: le strutture gravitazionalmente legate più estese che si possano osservare nel cosmo. O meglio, dei loro antenati, visto che i 234 esemplari rinvenuti – e identificati – dalla coppia di telescopi spaziali dell’ESA nelle profondità della radiazione submillimetrica risalgono a quando l’universo aveva appena tre miliardi di anni. Creature “preistoriche” che gli astronomi chiamano protoammassi di galassie: l’anello mancante fra quelle chiazze colorate che nelle mappe del fondo cosmico a microonde di Planck rappresentano regioni primordiali ad alta densità e gli attuali ammassi di galassie.
Per individuarli e identificarli, dicevamo, si è dovuto far ricorso ai “gemelli” Herschel e Planck. Gemelli eterozigoti, occorre sottolineare: lanciati da mamma ESA lo stesso giorno, a bordo dello stesso vettore, per trascorrere la loro breve esistenza operativa fianco a fianco in L2, il punto lagrangiano secondo, Herschel e Planck sono – o meglio, erano, dato che ora sono entrambi in pensione – al tempo stesso profondamente diversi e perfettamente complementari: teleobiettivo a infrarossi il primo, grandangolo a microonde il secondo, messi insieme diventano lo strumento ideale per i paleontologi del cosmo.
E così infatti è stato. La prima mossa è toccata a Planck. Capace proprio per l’ampiezza del suo sguardo d’osservare l’intero cielo a lunghezze d’onda millimetriche e submillimetriche (quelle tipiche dei segnali che ci giungono dall’alba dell’universo), ha stilato la lista dei sospetti: un catalogo di 234 zone primordiali ad alta densità di materia barionica, dunque potenziali antichi ammassi di galassie. Candidati protoammassi, in gergo astrofisico. Quindi si è passati alla seconda fase: l’interrogatorio e la conseguente identificazione, uno a uno, di tutti i sospettati.
«Abbiamo dato in pasto a Herschel, quand’ancora era operativo, il catalogo di questi candidati protoammassi così da poterli osservare a più alta risoluzione», spiega uno dei coautori dello studio appena pubblicato su Astronomy & Astrophysics, Mattia Negrello, ricercatore all’INAF di Padova, «e questo ci ha permesso di dimostrare che erano di fatto costituiti da tante galassie individuali. Galassie che, com’è emerso analizzando i dati di Herschel, si trovano a distanze molto simili: la loro luce, in particolare, è stata emessa quando l’universo aveva attorno ai 3 o 4 miliardi di anni». Insomma, oggetti veramente primordiali.
Una scoperta destinata ad avere importanti conseguenze sui modelli di formazione galattica, questa realizzata grazie alla coppia di gemelli ESA. Il fatto che le galassie presenti nei protoammassi, dunque nelle primissime fasi della loro formazione, potessero già raggiungere tassi di formazione stellare e quantità di polveri così elevate, e in tempi scala così rapidi, è sorprendente. Ricadute per l’astrofisica, dunque, ma anche per la cosmologia. «Anche solo il semplice numero per unità di volume di questi protoammassi», osserva infatti Negrello, «può essere un indicatore a favore d’un modello cosmologico rispetto a un altro, perché l’abbondanza di questi ammassi dipende anche dalla geometria dell’universo».
Per saperne di più:
- Ascolta l’intervista di Media INAF a Mattia Negrello
- Leggi suAstronomy & Astrophysics l’articolo “High-redshift infrared galaxy overdensity candidates and lensed sources discovered by Planck and confirmed by Herschel-SPIRE” della Planck Collaboration