Mappando il movimento delle galassie negli enormi filamenti che collegano la rete cosmica, gli astronomi del Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP), in collaborazione con scienziati in Cina ed Estonia, hanno scoperto che questi lunghi viticci di galassie ruotano sulla scala di centinaia di milioni di anni luce.
Una rotazione su scale così enormi non era mai stata vista prima. I risultati pubblicati su Nature Astronomy indicano che il momento angolare può essere generato su scale senza precedenti.
I filamenti cosmici sono enormi ponti fatti di galassie e materia oscura che collegano tra loro gli ammassi di galassie. Incanalano le galassie verso e nei grandi ammassi che si trovano alle loro estremità.
“Mappando il movimento delle galassie in queste enormi autostrade cosmiche usando il sondaggio Sloan Digital Sky – un sondaggio su centinaia di migliaia di galassie – abbiamo scoperto una proprietà notevole di questi filamenti: ruotano”. dice Peng Wang, primo autore dello studio ora pubblicato e astronomo presso l’AIP.
“Nonostante siano cilindri sottili – simili nelle dimensioni alle matite – lunghi centinaia di milioni di anni luce, ma con un diametro di soli pochi milioni di anni luce, questi fantastici viticci di materia ruotano”, aggiunge Noam Libeskind, iniziatore del progetto all’AIP.
“Su queste scale, le galassie al loro interno sono esse stesse solo frammenti di polvere. Si muovono su eliche o orbite simili a cavatappi, girando intorno al centro del filamento mentre lo percorrono. Una tale rotazione non è mai stata vista prima su scale così enormi, e l’implicazione è che ci deve essere un meccanismo fisico ancora sconosciuto responsabile della torsione di questi oggetti”.
Il modo in cui il momento angolare responsabile della rotazione viene generato in un contesto cosmologico è uno dei problemi chiave irrisolti della cosmologia.
Filamenti cosmici: il mistero del momento angolare
Nel modello standard di formazione della struttura, le piccole sovradensità presenti nell’universo primordiale crescono tramite l’instabilità gravitazionale mentre la materia scorre dal basso verso le regioni sovradense.
Tale flusso potenziale è irrotazionale o privo di riccioli: non c’è rotazione primordiale nell’universo primordiale. Come tale ogni rotazione deve essere generata man mano che le strutture si formano.
La rete cosmica in generale ed i filamenti, in particolare, sono intimamente connessi con la formazione e l’evoluzione delle galassie. Hanno anche un forte effetto sulla rotazione delle galassie, spesso regolando la direzione di rotazione delle galassie e dei loro aloni di materia oscura.
Tuttavia, non è noto se l’attuale comprensione della formazione della struttura preveda che i filamenti stessi, essendo oggetti quasi lineari non collassati, dovrebbero ruotare.
“Motivati dal suggerimento del teorico Dr. Mark Neyrinck che i filamenti possono ruotare, abbiamo esaminato la distribuzione delle galassie osservate, cercando la rotazione dei filamenti“, afferma Noam Libeskind.
“È fantastico vedere questa conferma che i filamenti intergalattici ruotano nell’Universo reale, così come nella simulazione al computer“.
Utilizzando un sofisticato metodo di mappatura, la distribuzione delle galassie osservate è stata segmentata in filamenti. Ogni filamento è stato approssimato da un cilindro.
Le galassie al suo interno sono state divise in due regioni su entrambi i lati della spina dorsale del filamento (in proiezione) e la differenza media di redshift tra le due regioni è stata misurata con attenzione.
La differenza media del redshift è un proxy per la differenza di velocità (lo spostamento Doppler) tra le galassie sul lato che si allontana e si avvicina al tubo del filamento. Si può così misurare la rotazione del filamento.
Lo studio implica che, a seconda dell’angolo di visione e della massa del punto finale, i filamenti nell’universo mostrano un segnale chiaro coerente con la rotazione.
Riferimento: “Possible observational evidence for cosmic filament spin” di Peng Wang, Noam I. Libeskind, Elmo Tempel, Xi Kang e Quan Guo, 14 giugno 2021, Nature Astronomy .
DOI: 10.1038/s41550-021-01380-6