Struttura rotante ‘simile a una tazza da tè’, una delle più grandi mai viste nell’universo

Il gigantesco filamento cosmico rotante, che contiene al suo interno una stringa di galassie “sottilissima” incorporata, è stato identificato da un team internazionale guidato dall’Università di Oxford.

Una delle più grandi strutture rotanti mai trovate nell’universo – paragonata a una giostra di tazze da tè in un parco a tema – è stata avvistata a circa 140 milioni di anni luce dalla Terra.

Il gigantesco filamento cosmico rotante, che contiene al suo interno una stringa di galassie “sottilissima” incorporata, è stato identificato da un team internazionale guidato dall’Università di Oxford.

I loro risultati, pubblicati oggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, potrebbero offrire nuove preziose intuizioni su come si sono formate le galassie nell’universo primordiale.

I filamenti cosmici sono le strutture più grandi conosciute nell’universo: vaste formazioni filiforme di galassie e materia oscura che formano un’impalcatura cosmica.

Agiscono anche come ‘autostrade’ lungo le quali materia e quantità di moto fluiscono nelle galassie.

I filamenti vicini contenenti molte galassie che ruotano nella stessa direzione – e dove l’intera struttura sembra ruotare – sono sistemi ideali per esplorare come le galassie abbiano acquisito lo spin e il gas che hanno oggi.

Possono anche fornire un modo per testare teorie su come la rotazione cosmica si accumuli su decine di milioni di anni luce.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno trovato 14 galassie vicine ricche di gas idrogeno, disposte in una linea sottile e allungata lunga circa 5,5 milioni di anni luce e larga 117.000 anni luce.

Questa struttura si trova all’interno di un filamento cosmico molto più grande, lungo circa 50 milioni di anni luce, che contiene più di 280 altre galassie.

Sorprendentemente, molte di queste galassie sembrano ruotare nella stessa direzione del filamento stesso – molto più di quanto si avesse se il modello di rotazione delle galassie fosse casuale.

Questo mette in discussione i modelli attuali e suggerisce che le strutture cosmiche possano influenzare la rotazione delle galassie in modo più forte o più lungo di quanto si pensasse in precedenza.

I ricercatori hanno scoperto che le galassie ai lati della colonna vertebrale del filamento si muovono in direzioni opposte, suggerendo che l’intera struttura stia ruotando. Utilizzando modelli di dinamica dei filamenti, hanno inferito la velocità di rotazione di 110 km/s e stimato il raggio della regione centrale densa del filamento a circa 50 kiloparsec (circa 163.000 anni luce).

La co-autrice principale Lyla Jung, dell’Università di Oxford, ha dichiarato: “Ciò che rende eccezionale questa struttura non è solo la sua dimensione, ma la combinazione di allineamento dello spin e moto rotazionale.

“Puoi paragonarlo alla giostra delle tazze di tè in un parco a tema. Ogni galassia è come una tazza da tè che gira, ma anche l’intera piattaforma – il filamento cosmico – ruota. Questo doppio moto ci offre una rara comprensione di come le galassie ottengano la loro rotazione dalle strutture più grandi in cui vivono.”

Il filamento sembra essere una struttura giovane e relativamente indisturbata. Il suo gran numero di galassie ricche di gas e il basso movimento interno – un cosiddetto stato “dinamicamente freddo” – suggeriscono che sia ancora in una fase iniziale di sviluppo.

Poiché l’idrogeno è la materia prima per la formazione stellare, le galassie che contengono molto gas idrogeno stanno attivamente raccogliendo o trattenendo carburante per formare stelle.

Studiare queste galassie può quindi offrire una finestra sulle prime o le continue fasi dell’evoluzione galattica.

Le galassie ricche di idrogeno sono anche eccellenti traccianti del flusso di gas lungo i filamenti cosmici.

Poiché l’idrogeno atomico è più facilmente disturbato dal movimento, la sua presenza aiuta a rivelare come il gas venga convogliato attraverso i filamenti nelle galassie – offrendo indizi su come il momento angolare fluisca attraverso la rete cosmica influenzando la morfologia delle galassie, lo spin e la formazione stellare delle galassie.

La scoperta potrebbe anche informare i futuri sforzi per modellare gli allineamenti intrinseci delle galassie, un potenziale contaminante nei prossimi sondaggi di cosmologia a lenti deboli, con la missione Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea e l’Osservatorio Vera C. Rubin in Cile.

La co-autrice principale, la dottoressa Madalina Tudorache, dell’Università di Oxford, ha aggiunto: “Questo filamento è una traccia fossile dei flussi cosmici. Ci aiuta a ricostruire come le galassie acquisiscono la loro rotazione e crescono nel tempo.”

Il team internazionale utilizzò dati del radiotelescopio MeerKAT del Sudafrica, uno dei telescopi più potenti al mondo, composto da una serie di 64 parabole satellitari interconnesse.

Questo filamento rotante è stato scoperto tramite un profondo rilievo del cielo chiamato MIGHTEE, guidato dal professore di astrofisica Matt Jarvis dell’Università di Oxford.

Questo è stato combinato con osservazioni ottiche del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) e dello Sloan Digital Sky Survey (SDSS) per rivelare un filamento cosmico che mostra sia un allineamento coerente dello spin galattico sia una rotazione di massa.

Il professor Jarvis ha detto: “Questo dimostra davvero il potere di combinare dati provenienti da diversi osservatori per ottenere maggiori comprensioni su come si formano grandi strutture e galassie nell’universo.”

Lo studio ha coinvolto anche ricercatori dell’Università di Cambridge, dell’Università del Western Cape, della Rhodes University, dell’Osservatorio di Radioastronomia Sudafricana, dell’Università dell’Hertfordshire, dell’Università di Bristol, dell’Università di Edimburgo e dell’Università di Città del Capo.

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