eRosita, il telescopio spaziale per le alte energie tedesco, si conferma la macchina perfetta per individuare le strutture più grandi dell’universo: i superammassi di galassie
Con la sua massa monstre di circa 1.7 milioni di miliardi di masse solari è uno tra gli “oggetti” più grandi dell’intero universo. Ancora non ha un nome, si trova in direzione della costellazione dell’Idra, e l’hanno scoperto analizzando i dati raccolti dal telescopio spaziale per raggi X eRosita con la survey eFeds (eRosita final equatorial depth survey), condotta su 140 gradi quadrati di cielo durante cosiddetta performance verification phase. In parole povere, durante il collaudo sul campo. È un supercluster, un superammasso di galassie: un gruppo di ammassi di galassie – otto, in questo caso. Un bel risultato: non solo conferma le eccellenti performance di eRosita, ma aggiunge anche un nuovo esemplare alla scarna lista dei supercluster a oggi conosciuti. Scarna al punto da poterli elencare tutti – per ora – in una pagina di Wikipedia.
«Il numero di superammassi dipende dalla definizione usata, ma se ci basiamo sulla definizione di Gayoung Chon se ne conoscono poco meno di duecento – erano 164 nel catalogo di Chon et al. del 2012», ricorda a Media Inaf il primo autore della scoperta del nuovo supercluster, Vittorio Ghirardini, ricercatore al Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik di Garching, in Germania. Un numero destinato a crescere rapidamente, e proprio grazie a eRosita. «Già nel corso della sola minisurvey eFeds, di superammassi ne abbiamo trovati quattro o cinque, e abbiamo predetto che alla fine della missione ne avremo trovati circa 500».
Per quanto possa sembrare paradossale, i superammassi – pur essendo i giganti del cosmo – sono assai difficili da identificare, soprattutto se distanti come eFeds J093513.3+004746 (questo il “numero di targa” dell’oggetto scoperto da Ghirardini e colleghi). Fra i supercluster della minisurvey eFeds è quello a più alto redshift: 0.36, vale a dire una distanza di circa quattro miliardi di anni luce. Questo spiega perché sia stato necessario attendere l’entrata in funzione del telescopio spaziale del Max Planck per individuarlo.
«Il superammasso che abbiamo scoperto è composto da ammassi che sono relativamente poco brillanti, ed eRosita è il migliore strumento per trovare ammassi a questo redshift usando una strategia di survey», dice Ghirardini. «Ed è infatti proprio uno dei motivi per cui eRosita è stato costruito: trovare ammassi che sono poco brillanti impiegando un tempo di osservazione contenuto. Al giorno d’oggi si conoscono circa duemila ammassi di galassie. Grazie a eRosita, che fra dicembre 2019 e dicembre 2023 compirà otto scansioni dell’intero cielo, tra qualche anno ne conosceremo circa centomila: 50 volte tanti. E soltanto con così tanti ammassi si riescono a trovare bene superammassi di galassie, i quali sono formati da qualche ammasso di galassie di grandi dimensioni, certo, ma per lo più da tanti più “piccoli” – tra virgolette, visto che chiamiamo “piccolo” un ammasso di centomila miliardi di masse solari…».
Insomma, eRosita è molto più sensibile e veloce di qualunque altro strumento a raggi X oggi disponibile per le survey, quindi è in grado di scoprire in poco tempo moltissimi ammassi di galassie. Il che lo rende anche la macchina ideale per identificare i superammassi. Ma per sfruttare la scoperta di questi superammassi a fini scientifici eRosita da solo non basta. Una volta individuati, occorre analizzarli in dettaglio anche con i radiotelescopi. Come ha fatto in questo caso LoFar, un array europeo di antenne per le basse frequenze – del quale anche l’Inaf è partner – in grado di tracciare la sottile rete di collegamento fra gli ammassi del supercluster.
«I superammassi sono costituiti da agglomerati di ammassi di galassie e sono le strutture più grandi dell’universo. In queste strutture avvengono complesse interazioni fra ammassi che forniscono ambienti unici per studiare la connessione fra emissione radio e dinamica delle strutture cosmiche», spiega uno dei coautori dello studio in uscita su Astronomy & Astrophysics, Gianfranco Brunetti, dell’Inaf di Bologna. In particolare, LoFar è sensibile all’emissione radio di sincrotrone, che traccia la dissipazione dell’energia gravitazionale nelle grandi strutture cosmiche, come appunto i superammassi.
«Parte di questa energia viene dissipata nell’accelerazione di particelle e amplificazione di campi magnetici a opera di complessi fenomeni che coinvolgono turbolenza e gigantesche onde d’urto. Questi fenomeni», continua Brunetti, «sono studiati principalmente negli ammassi più grandi, ma grazie alla sensibilità delle osservazioni a bassa frequenza con LoFar è oggi possibile pensare di osservare l’emissione su scale ancora più grandi – fino appunto ai filamenti cosmici fra ammassi. Nel caso di eFeds J093513.3+004746, le osservazioni con LoFar della parte nord del superammasso hanno permesso di scoprire un’emissione diffusa connessa alla fusione tra ammassi appartenenti al superammasso. Osservazioni ancora più profonde permetteranno di capire se esiste emissione su scale ancora più grandi, potenzialmente da tutto il superammasso. In Italia, ad esempio, stiamo analizzando un’osservazione del superammasso della Corona Boreale che sarà circa sei volte più profonda di quella del campo eFeds».
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo in uscita su Astronomy & Astrophysics “Discovery of a Supercluster in the eROSITA Final Equatorial Depth Survey: X-ray Properties, Radio Halo, and Double Relics”, di V. Ghirardini, E. Bulbul, D. N. Hoang, M. Klein, N. Okabe, V. Biffi, M. Bruggen, M. E. Ramos-Ceja, J. Comparat, M. Oguri, T. W. Shimwell, K. Basu, A. Bonafede, A. Botteon, G. Brunetti, R. Cassano, F. de Gasperin, K. Dennerl, E. Gatuzz, F. Gastaldello, H. Intema, A. Merloni, K. Nandra, F. Pacaud, P. Predehl, T. H. Reiprich, J. Robrade, H. Röttgering, J. Sanders R. J. van Weeren e W. L. Williams