Scrutando le inesplorate profondità dello Spazio, gli astronomi hanno sempre affrontato un enigma affascinante sulla composizione dei grandi agglomerati cosmici. Oggi gli immensi ammassi di galassie risultano immersi in una densa atmosfera di gas a temperature elevatissime, nota come mezzo intra-ammasso. Tuttavia, osservando le origini del cosmo e spingendosi verso un’epoca molto più antica, i telescopi avevano finora intercettato unicamente componenti di gas gelido. Adesso, le convinzioni del passato vengono stravolte da una ricerca rivoluzionaria appena pubblicata sulle pagine della rivista Astronomy & Astrophysics. Questa indagine eccezionale svela infatti per la 1ª volta e con assoluta chiarezza l’esatto istante in cui questa imponente nube incandescente ha iniziato a prendere forma, risalendo a quando la nostra realtà cosmica possedeva appena una minuscola frazione della sua età attuale.
I segreti nascosti nel cuore del protoammasso
La scoperta è frutto di un’attenta analisi di ben 634mila secondi, corrispondenti a circa 180 ore di osservazione, di preziosi dati raccolti dal telescopio spaziale a raggi X Chandra della NASA. Il team di studiosi, sotto l’abile guida di Andrea Travascio, ricercatore presso l’INAF, e di Sebastiano Cantalupo, professore di astrofisica all’Università di Milano-Bicocca, ha individuato una monumentale struttura gassosa caratterizzata da densità estreme e temperature termiche pari a decine di milioni di gradi. Questa gigantesca bolla rovente si estende per ben 100mila anni luce attorno al luminoso nucleo di una lontanissima galassia attiva, il quasar MQN01, situato al centro di un raggruppamento galattico in via di sviluppo formatosi quando l’Universo aveva appena 2 miliardi di anni.
Come chiarisce in prima persona Travascio, che ha portato avanti il progetto come post-doc a Milano: “La domanda scientifica centrale è capire come si formi questa fase calda: quali siano le condizioni fisiche del gas durante la sua formazione e quali processi contribuiscano al suo riscaldamento”. Le informazioni estrapolate, continua il ricercatore, “mostrano proprietà del gas straordinarie che potrebbero darci le prime informazioni su come si è formata questa fase calda del mezzo circumgalattico, che oggi vediamo sotto forma di mezzo intra-ammasso”.
Un approccio innovativo per un quasar silenzioso
Fino ad oggi, i rarissimi bagliori a raggi X rintracciati a tali abissali distanze venivano collegati a galassie attive capaci di emettere forti segnali radio, al cui interno le radiazioni venivano prodotte da flussi di particelle scagliate a velocità vicine a quella della luce, raggiungendo l’incredibile soglia di oltre un miliardo di km/h. Il quasar MQN01 risulta al contrario estremamente quieto in ambito radio, escludendo a priori l’interferenza di questi potenti getti energetici.
A sbloccare l’enigma è stata una brillante intuizione metodologica dello stesso Travascio: “Mi è venuta la curiosità di applicare a questi lontanissimi e iperluminosi quasar dell’Universo primordiale un metodo di analisi solitamente riservato alle galassie di Seyfert, che ospitano i buchi neri attivi dell’Universo locale”. Il professore Cantalupo, responsabile del gruppo di ricerca Cosmic Web, sottolinea l’importanza di questo traguardo: “Siamo di fronte a una delle più lontane rilevazioni di emissione X termica estesa associata alla formazione di gas caldo in regioni dense dell’Universo, che probabilmente evolverà nel conosciuto ICM locale“.
Cantalupo precisa inoltre le estreme dinamiche fisiche in atto nel cuore del sistema cosmico: “Pensiamo di aver identificato una fase di vita in cui il gas freddo precipita verso il potenziale gravitazionale di questo alone massiccio e si scalda per effetto di shock gravitazionali, raggiungendo temperature di circa 20 milioni di kelvin. Le densità e le pressioni che abbiamo misurato sono elevate: da uno a due ordini di grandezza superiori rispetto a quelle degli ammassi del nostro Universo locale“.
Lo scetticismo battuto dai fatti e il futuro della ricerca
Riconoscere l’autenticità di un segnale così flebile, costantemente minacciato dalla luce accecante del buco nero centrale, si è rivelata una sfida immane. “All’inizio eravamo noi stessi estremamente scettici”, ammette apertamente Travascio, ricordando le difficoltà di questa impresa. I ricercatori hanno esaminato ogni dettaglio per escludere qualsiasi errore. “Vista l’eccezionalità del dato, abbiamo setacciato ogni spiegazione alternativa: dai deflussi artificiali alle contaminazioni strumentali o ad altri effetti insospettati. Ma ogni scenario alternativo si è scontrato con limiti teorici insuperabili. La spiegazione termica è l’unica coerente con i dati fisici”.
Elogiando infine le strumentazioni impiegate, Travascio conclude: “Considerando quanto il risultato fosse peculiare e tenendo conto anche delle difficoltà tecniche di Chandra nelle ultime fasi della sua missione, il satellite ha dimostrato ancora una volta di essere uno strumento straordinario, capace di produrre risultati scientificamente rilevanti anche dopo decenni di attività”.
La caccia ai segreti del cosmo prosegue senza sosta. Attualmente gli esperti stanno passando al setaccio i dati di centinaia di altri quasar per verificare se MQN01 rappresenti una regola o un’affascinante anomalia. Per ottenere conferme indipendenti, la squadra ha già ottenuto tempo di osservazione presso il potente telescopio ALMA dell’ESA e dei vari partner internazionali, situato in Cile, nel Sud del mondo. Le risposte definitive giungeranno dalle future missioni spaziali come AXIS e NewAthena, destinate a esplorare i misteri della nostra origine cosmica con una precisione mai vista prima.