Gli astronomi hanno scoperto sette galassie lontane allineate con un ammasso galattico; insieme, formano una delle configurazioni più uniche di galassie mai osservate. Questa scoperta potrebbe, in ultima analisi, contribuire a risolvere alcuni dei misteri più urgenti della cosmologia. Tra questi misteri ci sono le nature dell’energia oscura, la forza invisibile che accelera l’espansione dell’universo, e la materia oscura, la sostanza invisibile che costituisce l’80% della materia nel cosmo. Le sette galassie uniche si trovano a distanze che vanno da 7,6 miliardi a 12 miliardi di anni luce dalla Terra. Questo è vicino ai limiti di osservazione del cosmo, che ha circa 13,8 miliardi di anni, il che significa che non possiamo vedere oltre quest’area nemmeno con i telescopi più avanzati. Ciò è dovuto al fatto che questa regione dello spazio si sta allontanando da noi troppo velocemente. Nella Carosello Lens, diverse galassie appaiono in più di un luogo. Di particolare interesse per gli astronomi, nella Carosello Lens si trova un Croce di Einstein, creato da quattro ripetizioni della galassia numero 4 (4a, 4b, 4c e 4d nell’immagine sottostante).
“Questa è una straordinaria ‘allineamento galattico’ — un allineamento casuale di più galassie su una linea di vista che attraversa gran parte dell’universo osservabile,” ha dichiarato un membro del team, David Schlegel, scienziato senior presso la Divisione Fisica del Berkeley Lab, ha dichiarato in una nota. “Trovare un tale allineamento è come cercare un ago in un pagliaio. Trovarli tutti è come otto aghi allineati precisamente all’interno di quel pagliaio.” Notizie spaziali recenti, gli ultimi aggiornamenti su lanci di razzi, eventi di osservazione del cielo e altro! Immagine di Hubble della carrozzella lente con l’ammasso lenticolare al centro contrassegnato da Ls e le galassie lente contrassegnate da 1 a 7. Le lettere rappresentano il numero di volte in cui appare la stessa galassia grazie al fenomeno della lente gravitazionale. (Credito immagine: William Sheu (UCLA) utilizzando dati del Telescopio Spaziale Hubble). Questi aspetti di questa disposizione galattica mostrano le complessità di un fenomeno fisico straordinario chiamato lente gravitazionale, suggerito per la prima volta da Albert Einstein nel 1915.
La fisica distorta della lente gravitazionale. La lente gravitazionale è un concetto emerso dalla teoria più rivoluzionaria di Einstein, la relatività generale. Nota anche come “teoria geometrica della gravità”, la relatività generale ha superato la teoria della gravità di Isaac Newton. Suggerisce che la presenza di massa nel tessuto dello spazio e del tempo, unita come un’entità a 4 dimensioni chiamata “spazio-tempo”, causa una “deformazione” di quel tessuto. Un’analogia comunemente utilizzata per questo è il posizionamento di palline di massa crescente su un foglio di gomma teso. In questo analogico 2D, una pallina da golf causa più curvatura rispetto a una pallina da ping pong, una palla da bowling crea più curvatura di una pallina da golf, e una bomba di cannone crea una curvatura estremamente accentuata. Nel spazio-tempo, la gravità deriva da questa curvatura, quindi quanto maggiore è la “deformazione” di un oggetto, maggiore è la sua influenza gravitazionale. Pertanto, i pianeti hanno una gravità più forte rispetto alle lune, le stelle hanno una gravità più forte rispetto ai pianeti, e i buchi neri hanno una gravità più forte di tutti e tre.
Questo non spiega solo le orbite dei corpi attorno ad altri con masse maggiori, ma ci dice anche qualcosa di davvero interessante su come la luce sia influenzata da una deformazione dello spazio-tempo. Illustrazione 3D della Terra e del Sole su uno spazio-tempo distorto. Questo mostra il concetto di gravità e di teoria generale della relatività. (Credito immagine: vchal via Shutterstock.) Sebbene la luce di solito viaggi in linea retta, la curvatura del tessuto stesso dello spazio-tempo cambia la definizione di cosa sia realmente una linea retta. Per immaginare ciò, basta pensare di disegnare una linea retta su un foglio di carta e poi sollevare quel foglio e arrotolarlo in diverse orientazioni.
Tutto ciò significa che quando un oggetto di massa enorme, come un ammasso di galassie, si trova tra la Terra e una fonte di luce sullo sfondo, agisce come una lente gravitazionale, spostando la posizione apparente di quell’oggetto di sfondo nel cielo. Tuttavia, la luce proveniente da un singolo oggetto può seguire percorsi diversi attorno al corpo lenticolare. Più ci si avvicina alla concentrazione di massa, maggiore sarà la deviazione della luce. Questo significa che la luce proveniente da un singolo oggetto può arrivare sulla Terra e ai nostri telescopi in momenti diversi, amplificando l’apparenza di sfocature, per esempio. Lo stesso oggetto può anche apparire in più luoghi nella stessa immagine, con queste rappresentazioni che appaiono in disposizioni circolari chiamate Anelli di Einstein. E un Anello di Einstein può essere più specificamente categorizzato come una Croce di Einstein se soddisfa determinati criteri, come vediamo per la Carosello Lens.
Un’immagine della Carosello Lens e della regione circostante è stata vista dal sondaggio DESI. (Credito immagine: DESI Collaboration/KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Horálek/R. Proctor.) In rare occasioni, una configurazione quasi perfetta di oggetti causa una forte lente gravitazionale, e questo è ciò che i dati provenienti dai Sondaggi di Imaging Legacy del Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) e le recenti osservazioni del Telescopio Spaziale Hubble della NASA hanno rivelato sotto forma di Carosello Lens. “Il nostro team ha cercato lenti forti e modellato i sistemi più preziosi,” ha affermato Xiaosheng Huang, un membro del team e ricercatore del Progetto di Cosmologia delle Supernovae del Berkeley Lab, nella dichiarazione. “La Carosello Lens è un incredibile allineamento di sette galassie in cinque raggruppamenti che si allineano quasi perfettamente dietro l’ammasso di galassie in primo piano. Quando appaiono attraverso la lente, le molteplici immagini di ciascuna delle galassie di sfondo formano motivi circolari concentrici intorno all’ammasso di galassie in primo piano, come in un carosello. “È una scoperta senza precedenti, e il modello computazionale generato mostra una prospettiva molto promettente per misurare le proprietà del cosmo, comprese quelle della materia oscura e dell’energia oscura.” La potenza della Carosello Lens e il modello creato utilizzando il supercomputer Perlmutter presso il National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) potrebbero aiutare a indagare l’energia oscura e la materia oscura, a volte collettivamente chiamate “universo oscuro.” “Questo è un allineamento estremamente insolito, che di per sé fornirà un banco di prova per studi cosmologici,” ha dichiarato Nathalie Palanque-Delabrouille, direttrice della Divisione Fisica del Berkeley Lab, nella dichiarazione. “Mostra anche come l’imaging effettuato per DESI possa essere sfruttato per altre applicazioni scientifiche come l’indagine sui misteri della materia oscura e dell’espansione accelerata dell’universo, che è guidata dall’energia oscura.” La ricerca del team è pubblicata in The Astrophysical Journal.