La prima "TAC" dell'Universo: ecco la mappa 3D

Mappa 3D della rete cosmica ad una distanza di 10,8 miliardi di anni luce dalla Terra. Mappa 3D della rete cosmica ad una distanza di 10,8 miliardi di anni luce dalla Terra. Casey Stark (UC Berkeley) and Khee-Gan Lee (MPIA)
Un team guidato dagli astronomi dell'Istituto Max Planck per l'Astronomia (Bonn, Germania) è riuscito a creare la prima vera mappa tridimensionale dell'Universo grazie all'applicazione di una nuova tecnica, analoga alla tomografia a raggi X utilizzata in medicina, che misura la luce proveniente da una fitta griglia di galassie lontane e combina tutti i dati. Questa mappa 3D offre una nuova visione della grande struttura della "rete cosmica".

Prendendo in considerazione scale molto grandi, la materia nell'universo è disposta secondo una vasta rete di strutture filamentose conosciute come "rete cosmica", ovvero una rete gigantesca che permea l’Universo. Inoltre ogni singolo filamento che la caratterizza è a sua volta un insieme di gas e di ammassi di galassie.  La materia oscura, che non emette luce, costituisce la spina dorsale di questa rete cosmica, e le galassie come la nostra Via Lattea, riempiono solo una piccola frazione di tutto il suo volume.

Ora un team di astronomi guidati da Khee-Gan Lee, è riuscito a creare una mappa tridimensionale di una grande regione della rete cosmica a quasi 11 miliardi di anni luce di distanza, ovvero quando l'Universo aveva solo un quarto della sua età attuale.

Simile ad una TAC medica, che ricostruisce un'immagine tridimensionale del corpo umano dai raggi X che passano attraverso un paziente, Lee e i suoi colleghi hanno ricostruito la mappa 3D dell'Universo sfruttando i segnali della luce di fondo, emessi da alcune galassie lontane e che attraversano l'idrogeno disperso nella rete cosmica.

Lee dice: "Sono rimasto sorpreso di aver dimostrato che i grandi telescopi esistenti sono già in grado di raccogliere, da queste deboli galassie, luce sufficiente per mappare l'assorbimento primario, anche se ad una risoluzione più bassa di quanto sarebbe possibile con i telescopi di nuova generazione."

Schema Mappa 3D
Lee ei suoi colleghi hanno lavorato su uno dei più grandi telescopi del mondo ma sono stati rallentati da un problema di natura più terrestre che cosmica: Joseph Hennawi (MPIA), che faceva parte della squadra di osservazione ha affermato: "Siamo rimasti piuttosto delusi perché il tempo era terribile e siamo riusciti a raccogliere solo poche ore di dati di buona qualità. A giudicare però dalla qualità dei dati rilevati, era già chiaro che l'esperimento avrebbe funzionato".

Sebbene gli astronomi hanno fatto un'osservazione di solo 4 ore, i dati raccolti erano completamente senza precedenti. Le misure di assorbimento rilevate dalle deboli galassie hanno fornito sufficiente copertura per riuscire a combinare tute le informazioni in una mappa 3D.

L'elemento cruciale è stato l'algoritmo utilizzato poichè un'implementazione delle procedure cartografiche avrebbe richiesto una quantità eccessiva di tempo di calcolo a causa della grande quantità di dati.
Fortunatamente, i membri del team Casey Stark e Martin Bianco (UC Berkeley e del Lawrence Berkeley National Lab), hanno messo a punto un nuovo velocissimo algoritmo che può creare la mappa in pochi minuti.  Gli scienziati si sono infatti resi conto che i calcoli potevano essere semplificati e utilizzare quindi meno memoria. Questi calcoli, in precedenza avrebbero richiesto la potenza di un supercomputer mentre ora sono risolvibili anche su un computer portatile.

Tac Universo Mappa 3DCasey Stark (UC Berkeley) and Khee-Gan Lee (MPIA)

La mappa 3D risultante rivela una sezione tridimensionale dell'universo a 11 miliardi di anni luce di distanza. Dal momento che l'osservazione di tali distanze corrisponde a guardarsi indietro nel tempo, la mappa 3D è un vero e proprio mezzo in grado di rivelarci le prime fasi della formazione delle strutture cosmiche, cioè quando l'Universo aveva solo un quarto della sua età attuale e le galassie erano in grande espansione.

La mappa offre un assaggio stuzzicante delle gigantesche strutture filamentose che si estendono attraverso milioni di anni luce, e apre la strada a ulteriori studi approfonditi che potrebbero rivelare non solo la struttura della rete cosmica, ma anche i dettagli sulla sua funzione o magari i modi in cui i gas incontaminati vengono incanalati lungo le galassie e forniscono la materia prima per la crescita e la formazione di sistemi di stelle e pianeti.
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