Dalle profondità dello spazio, a miliardi di anni luce da noi, giunge un’immagine che unisce la meraviglia celeste alla fisica più avanzata. Il telescopio a raggi X Chandra della NASA ha immortalato con dettagli senza precedenti l’Ammasso dello Champagne, un oggetto celeste dal nome evocativo che nasconde una delle più violente e affascinanti danze cosmiche: la fusione di due interi ammassi di galassie. Questo evento non è solo uno spettacolo per gli occhi, ma rappresenta un’opportunità unica per sondare uno dei più grandi misteri dell’universo: la materia oscura.
Un nome nato da una scoperta di fine anno
Il soprannome “Ammasso dello Champagne” non è casuale. Questo ammasso di galassie, ufficialmente catalogato come RM J130558.9+263048.4, è stato scoperto proprio il 31 dicembre 2020. La data della scoperta, unita all’aspetto “frizzante” delle galassie e del gas surriscaldato che, nell’immagine composita, appare come bollicine violacee, ha ispirato gli astronomi a battezzarlo con un nome decisamente più memorabile. L’immagine, frutto di un lavoro di combinazione di dati, unisce le osservazioni nei raggi X di Chandra (in viola) con i dati ottici dei Legacy Surveys (in rosso, verde e blu), ottenuti da telescopi in Arizona e Cile.
Anatomia di una collisione cosmica
Ciò che a prima vista potrebbe sembrare un singolo, grande ammasso, è in realtà un sistema binario in piena fase di fusione. Le osservazioni di Chandra sono state cruciali per rivelare la vera natura di questo fenomeno. Il gas intergalattico, riscaldato a milioni di gradi, normalmente assume una forma sferica o leggermente ovale. Nell’Ammasso dello Champagne, invece, questo gas incandescente è allungato e distorto, a testimonianza della titanica collisione in atto tra i due ammassi progenitori. La massa di questo gas surriscaldato supera addirittura la massa combinata di tutte le centinaia di galassie presenti nei due ammassi.
Questa collisione appartiene a una rara classe di fusioni di ammassi, definite “dissociative”, di cui fa parte anche il celebre Bullet Cluster (Ammasso Proiettile). In questi eventi, le diverse componenti degli ammassi si comportano in modo differente:
- Le galassie, essendo composte principalmente da spazio vuoto, si attraversano a vicenda subendo relativamente pochi danni, come proiettili fantasma.
- Il gas intergalattico (materia ordinaria o barionica), invece, interagisce violentemente, si scontra, si comprime e rallenta, creando onde d’urto e surriscaldandosi.
- La materia oscura, che costituisce circa l’85% della massa totale dell’ammasso, interagisce solo attraverso la gravità. Non risentendo delle forze elettromagnetiche come il gas, essa prosegue il suo cammino quasi indisturbata, separandosi (“dissociandosi”) dalla materia ordinaria.
Proprio questa separazione tra gas e materia oscura rende l’Ammasso dello Champagne un laboratorio naturale eccezionale. Studiando il disallineamento tra la distribuzione del gas caldo (visibile ai raggi X) e il centro di massa gravitazionale (dominato dalla materia oscura e tracciato attraverso l’effetto di lente gravitazionale), gli scienziati possono studiare le proprietà della materia oscura in modi altrimenti impossibili.
Due scenari per un passato violento
Analizzando i dati e confrontandoli con complesse simulazioni al computer, gli astronomi hanno formulato due ipotesi principali per ricostruire la storia di questa fusione cosmica.
- Il primo scenario suggerisce che i due ammassi si siano già scontrati una prima volta oltre due miliardi di anni fa. Dopo questo primo impatto, si sarebbero allontanati l’uno dall’altro, per poi essere nuovamente attirati indietro dalla reciproca forza di gravità, dirigendosi ora verso una seconda, imminente collisione.
- La seconda ipotesi, invece, postula un singolo impatto avvenuto circa 400 milioni di anni fa. In questo caso, i due ammassi si starebbero attualmente allontanando l’uno dall’altro dopo aver raggiunto la minima distanza.
Ulteriori osservazioni saranno necessarie per determinare quale di questi due modelli descriva più accuratamente la dinamica dell’Ammasso dello Champagne. La velocità relativa tra i due sotto-ammassi è stata stimata in circa 411 ± 180 km/s, un dato che suggerisce come la collisione stia avvenendo prevalentemente sul piano del cielo, offrendoci una vista privilegiata sull’evento.
Implicazioni per la Cosmologia e il Futuro della Ricerca
Lo studio di ammassi in fusione come quello dello Champagne è fondamentale per la cosmologia moderna. Questi eventi sono i più energetici dell’universo dopo il Big Bang e rappresentano i mattoni con cui si costruiscono le strutture più grandi che osserviamo oggi. Comprendere come la materia oscura si comporta durante queste collisioni ad alta velocità può porre limiti stringenti alle teorie che cercano di descriverne la natura, aiutandoci a capire se le sue particelle interagiscano, anche se debolmente, tra loro (auto-interazione) o se siano completamente “insensibili” a tutto tranne che alla gravità.
L’Ammasso dello Champagne, con il suo brindisi cosmico di galassie e gas incandescente, non è solo una celebrazione di fine anno, ma un faro che illumina la nostra ricerca per comprendere la composizione e l’evoluzione dell’universo. Ogni fotone a raggi X catturato da Chandra è un indizio in più nel grande puzzle della materia oscura, la misteriosa impalcatura su cui si regge il cosmo.