Gli ammassi di galassie permettono di esplorare la materia oscura e l’energia
Un unico ammasso di galassie può essere costituito da un quadrilione di stelle come il Sole, inoltre tali ricchi ammassi rappresentano significative sorgenti di raggi X celesti. Questi grandi ammassi contengono informazioni importanti sullo sviluppo dell’universo e potrebbero contribuire a svelare la vera natura dell’energia oscura e della materia oscura. Proprio la stima della massa, per un ampio campione di oggetti, è ricca di difficoltà, compresa la determinazione di aspetti quali selezione del campione e sistematica di misurazione. Nell’ambito del progetto GALCLU _ASTRO_COSMO, finanziato dall’UE, i ricercatori hanno prodotto una nuova suite di simulazioni cosmologiche con particolare attenzione sulla comprensione degli errori sistematici nella determinazione della massa, derivati dall’analisi dei raggi X, e sulla creazione di metodi ottimali per la selezione dei campioni di ammassi galattici. Il team del progetto ha generato tre gruppi separati relativi allo stesso ammasso di circa 100 oggetti, diversificando la fisica del componente gassoso attuato all’interno del codice. Le tre piste sono state messe in atto con una versione moderna del codice idrodinamico. Ciò include una soluzione per diffusione numerica che supera il problema della ridotta miscelazione di gas con differenti entropie. Un’eccellente accordo con la distribuzione dell’entropia degli ammassi osservati costituisce un risultato straordinario e inaspettato per il team del progetto. Le osservazioni ai raggi X mostrano chiaramente la presenza simultanea di oggetti a nucleo freddo e non-freddo, cioè ammassi con gas a entropia bassa o elevata nelle regioni più centrali. Confrontando queste simulazioni con le osservazioni ai raggi X e a onde millimetriche, si è giunti a un pieno accordo con varie grandezze termodinamiche e chemodinamiche, tra cui densità dei gas, temperatura e pressione. I ricercatori sono riusciti a determinare la fonte di errori sistematici relativi alla massa e, con un campione più ampio, hanno calcolato la normalizzazione e la pendenza dei rapporti a legge di potenza che collegano la massa totale dei sistemi con altre proprietà osservazionali facilmente derivate, studiando la loro evoluzione. Lo studio ha riguardato calcoli della massa totale e dei gas, così come la temperatura dei raggi X, la luminosità e la loro evoluzione nel corso degli ultimi 10 miliardi di anni. I risultati del progetto sono stati pubblicati su diverse riviste scientifiche specializzate. La presentazione delle attività del progetto attraverso conferenze e seminari, nonché agli studenti di scuole medie e superiori, rappresenta un ulteriore passo per comunicare l’importanza della ricerca alla società.
Parole chiave
Ammasso, ammasso di galassie, materia oscura, energia oscura, GALCLU _ASTRO_COSMO, simulazione cosmologica
