Webb ‘perfora’ l’ammasso di proiettili

Lug 3, 2025 - 15:30
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Webb ‘perfora’ l’ammasso di proiettili

Webb mostra galassie più deboli e più lontane, insieme alla luce delle stelle che tracciano la materia oscura in questi ammassi di galassie, aiutando i ricercatori a mappare attentamente tutto ciò che si trova nella scena.

 

 

Il telescopio spaziale James Webb della NASA si è recentemente concentrato sull’ammasso Bullet, fornendo immagini altamente dettagliate che mostrano una maggiore abbondanza di galassie estremamente deboli e distanti rispetto al passato. Utilizzando le nitide osservazioni nel vicino infrarosso di Webb di questa regione, i ricercatori hanno mappato in modo più completo il contenuto degli ammassi di galassie in collisione.

“Con le osservazioni di Webb, abbiamo misurato attentamente la massa dell’ammasso proiettile con il più grande set di dati di lenti fino ad oggi, dai nuclei degli ammassi di galassie fino alla loro periferia”, ha detto Sangjun Cha, autore principale dell’articolo pubblicato su Astrophysical Journal Letters e dottoranda presso la Yonsei University di Seoul, Corea del Sud.

(Precedenti studi del Bullet Cluster con altri telescopi si basavano su dati di lente significativamente inferiori, che si compensavano con stime meno precise della massa del sistema.)

“Le immagini di Webb migliorano notevolmente ciò che possiamo misurare in questa scena, compresa l’individuazione della posizione delle particelle invisibili note come materia oscura”, ha detto Kyle Finner, co-autore e assistente scienziato presso l’IPAC del Caltech di Pasadena, in California.

Mappare la Materia Oscura

Tutte le galassie sono costituite da stelle, gas, polvere e materia oscura, che sono legate insieme dalla gravità. L’ammasso proiettile è costituito da due massicci gruppi di galassie, noti come ammassi di galassie, che sono a loro volta legati dalla gravità.

Questi ammassi di galassie agiscono come lenti gravitazionali, ingrandendo la luce delle galassie sullo sfondo.

“La lente gravitazionale ci permette di dedurre la distribuzione della materia oscura”, ha detto James Jee, co-autore, professore alla Yonsei University e ricercatore associato alla UC Davis in California.

Per visualizzare la lente gravitazionale e la materia oscura, pensate a uno stagno pieno di acqua limpida e ciottoli.

“Non puoi vedere l’acqua a meno che non ci sia il vento, che provoca increspature”, ha spiegato Jee.

“Quelle increspature distorcono le forme dei ciottoli sottostanti, facendo sì che l’acqua agisca come una lente”. La stessa cosa accade nello spazio, ma l’acqua è materia oscura e i ciottoli sono galassie di fondo.

In tutto, il team ha misurato migliaia di galassie nelle immagini di Webb per “pesare” con precisione sia la massa visibile che quella invisibile in questi ammassi di galassie.

Hanno anche accuratamente mappato e misurato la luce collettiva emessa dalle stelle che non sono più legate alle singole galassie, note come stelle intracluster.

La mappa rivista del Bullet Cluster è mostrata in una nuova immagine: Sovrapposti a un’immagine della NIRCam (Near-Infrared Camera) di Webb ci sono i dati dell’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA che mostrano gas caldo in rosa, compresa la forma del proiettile a destra.

Le misurazioni raffinate della materia oscura, calcolate dal team utilizzando le osservazioni di Webb, sono rappresentate in blu.

I loro risultati sono convincenti: “Abbiamo confermato che la luce all’interno dell’ammasso può essere un tracciante affidabile della materia oscura, anche in un ambiente altamente dinamico come l’ammasso di proiettili”, ha detto Cha.

Se queste stelle non sono legate alle galassie, ma alla materia oscura dell’ammasso, potrebbe diventare più facile definire più dettagli sulla materia invisibile.

Viste nel loro insieme, le nuove misurazioni dei ricercatori perfezionano in modo significativo ciò che sappiamo su come la massa è distribuita in tutto il Bullet Cluster.

L’ammasso di galassie a sinistra ha un’area di massa asimmetrica e allungata lungo il bordo sinistro della regione blu, che è un indizio che indica precedenti fusioni in quell’ammasso.

La materia oscura non emette, riflette o assorbe luce e i risultati del team indicano che la materia oscura non mostra segni di auto-interazione significativa.

Se la materia oscura interagisse da sola nelle osservazioni di Webb, il team vedrebbe uno scostamento tra le galassie e la rispettiva materia oscura.

“Quando gli ammassi di galassie si sono scontrati, il loro gas è stato trascinato fuori e lasciato indietro, cosa che i raggi X confermano”, ha detto Finner.

Le osservazioni di Webb mostrano che la materia oscura si allinea ancora con le galassie e non è stata trascinata via.

Sebbene le misurazioni precedenti con altri telescopi abbiano identificato anche una massa invisibile oltre alla massa nelle galassie, era ancora possibile che la materia oscura potesse interagire con se stessa in una certa misura.

Queste nuove osservazioni pongono limiti più forti al comportamento delle particelle di materia oscura.

‘Riprodurre’ la collisione

Gli strani nuovi ammassi di galassie e la linea di massa allungata che il team ha identificato potrebbero significare che l’ammasso proiettile è stato prodotto da più di una collisione di ammassi di galassie miliardi di anni fa.

L’ammasso più grande, che ora si trova a sinistra, potrebbe aver subito una collisione minore prima di sbattere contro l’ammasso di galassie ora a destra.

Lo stesso ammasso più grande potrebbe anche aver sperimentato un’interazione violenta in seguito, causando un’ulteriore scossa del suo contenuto.

“Uno scenario più complicato porterebbe a un enorme allungamento asimmetrico come quello che vediamo a sinistra”, ha detto Jee.

La testa di un ‘gigante’

Il Bullet Cluster è enorme, anche nella vasta distesa dello spazio. La NIRCam di Webb ha coperto una parte significativa dei detriti con le sue immagini, ma non tutte.

È come guardare la testa di un gigante”, ha detto Jee.

“Le immagini iniziali di Webb ci permettono di estrapolare quanto sia pesante l’intero ‘gigante’, ma avremo bisogno di future osservazioni dell’intero ‘corpo’ del gigante per misurazioni precise”.

Nel prossimo futuro, i ricercatori disporranno anche di ampie immagini nel vicino infrarosso da Il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA il cui lancio è previsto entro maggio 2027.

“Con Roman, avremo stime di massa complete dell’intero Bullet Cluster, che ci permetteranno di ricreare la collisione reale sui computer”, ha detto Finner.

L’Ammasso Proiettile si trova nella costellazione della Carena, a 3,8 miliardi di anni luce dalla Terra.

 

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