Una rete cosmica che collega l’universo plasma la materia oscura nelle galassie, risultati di uno studio

Le galassie situate nei

Galassie nel web cosmico. Immagine: K. Dolag, Universitäts-Sternwarte München, Ludwig-Maximilians-Universität München, Germania

ABSTRACT analizza la ricerca scientifica sconvolgente, la tecnologia futura, le nuove scoperte e le principali scoperte.

Il nostro universo è connesso da una rete cosmica fatta di fili giganti di materia oscura e gas che si estendono per milioni di anni luce e si intersecano in “nodi” popolati da densi ammassi di galassie. Questa vasta rete modella la distribuzione e l’evoluzione delle galassie in modi fondamentali che gli scienziati stanno cercando di svelare con osservazioni sempre più nitide e simulazioni avanzate.

Ora, un team guidato da Callum Donnan, uno studente post-laurea in astronomia all’Università di Edimburgo, ha identificato una correlazione chiave tra la composizione chimica delle galassie e la loro posizione all’interno della rete cosmica. Utilizzando sia osservazioni della vita reale che simulazioni al computer, il team ha scoperto che “le galassie sono più vicine ai nodi [display] un maggiore arricchimento chimico rispetto a quelli più lontani “, una scoperta che rivela alcune delle misteriose dinamiche che legano l’universo, secondo uno studio pubblicato lunedì su Astronomia della natura.

“È stato postulato per un po’ che esiste un legame tra il modo in cui le galassie si evolvono e la loro posizione nel web cosmico”, ha detto Donnan in una e-mail. “Ottenere prove osservative, tuttavia, è stato difficile a causa della necessità di indagini spettroscopiche ampie e dense che coprano gran parte del cielo. I risultati sono arrivati ​​di recente, ma il modo in cui le proprietà del gas si collegano alla rete cosmica non era stato esplorato in modo molto dettagliato prima.

Per rispondere a questa domanda, Donnan e i suoi colleghi hanno esaminato le galassie entro circa un miliardo di anni luce dalla Via Lattea osservate dallo Sloan Digital Sky Survey nel New Mexico, che copre una vasta area del cielo. Il team ha studiato la composizione elementare dei gas negli spazi interstellari all’interno di queste galassie reali, una proprietà nota come metallicità in fase gassosa.

I risultati hanno rivelato che le galassie vicine ai nodi della rete cosmica erano più ricche di “metalli”, che in astronomia si riferisce a qualsiasi elemento più pesante dell’elio. Una correlazione più debole è stata osservata anche con la vicinanza ai filamenti del web, che sono i fili che si estendono attraverso l’universo e collegano i nodi insieme. Il team ha eseguito sofisticate simulazioni cosmologiche utilizzando la piattaforma IllustrisTNG, che ha supportato i risultati dell’osservazione.

Significativamente, l’approccio ha rivelato che la posizione di una galassia nella rete cosmica modula il suo contenuto chimico anche quando vengono presi in considerazione altri fattori, come la densità di una particolare regione dell’universo.

“Sospettavamo che ci sarebbe stata una relazione poiché le galassie non sono sistemi isolati e interagiscono con il loro ambiente”, ha osservato Donnan. “Tuttavia, non sapevamo esattamente cosa aspettarci poiché ci sono numerosi processi fisici in gioco qui. Ci sono state alcune prove in passato che le galassie nelle regioni iperdense dell’universo siano chimicamente arricchite, ma niente guardando l’intera scala della rete cosmica. ”

Naturalmente, ciò solleva la domanda sul perché le galassie situate vicino ai nodi siano arricchite con più metalli rispetto a quelle distribuite lungo i filamenti o nei “vuoti” vuoti all’interno della rete cosmica. Il team di Donnan ha isolato due fattori principali di questa relazione: l’assorbimento di gas dall’esterno delle galassie e l’evoluzione delle stelle e della materia oscura al loro interno.

Le galassie si nutrono di gas sparsi nello spazio nel mezzo intergalattico, ma quelle che sono più lontane dai nodi consumano molto più di questo materiale esterno rispetto a quelle vicine ai nodi. Poiché il gas intergalattico è povero di metalli, diluisce il gas arricchito di galassie lontane, abbassando le loro metallicità complessive in fase gassosa. Le galassie vicino ai nodi non consumano molto di questo materiale povero di metalli, il che aiuta a mantenerle arricchite chimicamente con concentrazioni più elevate di elementi più pesanti.

Inoltre, le galassie vicine ai nodi sembrano essere maturate prima di quelle situate a distanza. Queste galassie hanno avuto un vantaggio nella nascita di nuove stelle e nella raccolta di materia oscura, che è una sostanza misteriosa che costituisce la maggior parte della materia nell’universo.

“Pensiamo che le galassie vicine ai nodi abbiano avuto una formazione stellare più attiva nel loro passato e altri risultati mostrano che le galassie vicine ai nodi hanno assemblato la loro materia oscura prima”, ha detto Donnan. “Suggeriamo che questo mostri un legame tra l’assemblaggio sottostante della grande struttura della materia oscura nell’universo e la metallicità del gas attraverso l’aumento della formazione stellare iniziale”.

Smascherare queste connessioni sfumate tra la rete cosmica e l’evoluzione delle galassie è un compito difficile, data la scala e la complessità di queste interazioni astronomiche. Donnan e i suoi colleghi hanno affermato che le loro scoperte rappresentano “un primo importante passo verso tale obiettivo” nello studio, ma sottolineano anche che le nuove tecnologie raffineranno questi misteri in futuro. In particolare, il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), il cui completamento è previsto per la metà degli anni 2020, aiuterà a svelare alcuni dei legami nascosti tra questa epica struttura cosmica e le galassie al suo interno e intorno ad essa.

“Con il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) avremo spettri per un ordine di grandezza in più di galassie e questo ci consentirà di portare avanti questo problema e iniziare a districare davvero i modi in cui la rete cosmica influenza l’evoluzione delle galassie”, ha detto Donnan . . “DESI ci permetterà anche di vedere questo effetto più indietro nel tempo e quindi possiamo vedere come il ruolo della rete cosmica nell’evoluzione della galassia cambia nel tempo”.

“Il quadro generale qui è cercare di generare un quadro completo dell’evoluzione della galassia e abbiamo dimostrato che per fare ciò, dobbiamo considerare il ruolo della rete cosmica”, ha concluso. “C’è molta incertezza in particolare sulla complessa fisica dei gas delle galassie e abbiamo dimostrato che la rete cosmica gioca un ruolo in questo. Inoltre, cercare di collegare come cresce la struttura su larga scala dell’universo, con come si evolvono le galassie, è importante per comprendere l’evoluzione dell’universo nel suo insieme in quanto può aiutarci a capire meglio la cosmologia. Questo aiuta a creare un ponte tra la fisica su scale più grandi e su scale galattiche più piccole. ”

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