Gli astronomi hanno scoperto un ammasso di galassie eccezionalmente caldo e denso, SPT2349-56, formatosi appena 1,4 miliardi di anni dopo il Big Bang. Questa scoperta mette in discussione gli attuali modelli di evoluzione degli ammassi di galassie, suggerendo che queste strutture possono svilupparsi molto più rapidamente di quanto si pensasse in precedenza. L’ammasso contiene oltre 30 galassie racchiuse in uno spazio relativamente piccolo – circa 500.000 anni luce di diametro – e vanta una temperatura insolitamente alta per la sua età.
Riscaldamento inaspettatamente rapido
L’anomalia chiave risiede nel calore estremo del mezzo intraammasso – il gas caldo che riempie lo spazio tra le galassie all’interno dell’ammasso. Gli scienziati si aspettavano che questo gas impiegasse miliardi di anni per raggiungere le temperature osservate negli ammassi maturi, spesso decine o centinaia di milioni di gradi Celsius. Tuttavia, il mezzo intracluster di SPT2349-56 è almeno cinque volte più caldo del previsto, indicando che il processo di riscaldamento è avvenuto molto più velocemente del previsto.
Questo riscaldamento è probabilmente causato dai buchi neri supermassicci che risiedono nelle galassie dell’ammasso, che pompano energia nell’ambiente circostante. La scoperta implica che questi buchi neri erano già molto attivi e influenti nel plasmare l’evoluzione dell’ammasso molto prima nella storia cosmica. La temperatura dell’ammasso è stata misurata utilizzando l’effetto Sunyaev-Zeldovich, che rileva l’aumento di energia dato al calore residuo del Big Bang (radiazione CMB) quando interagisce con il gas caldo.
Un cambiamento nella comprensione della formazione dei cluster
Sono stati trovati altri primi ammassi di galassie, come z660D (scoperto nel 2019) e A2744z7p9OD (identificato da JWST nel 2023), ma questi sono stati classificati come protoammassi. I protoammassi non sono ancora completamente legati gravitazionalmente, il che significa che non si sono stabilizzati in uno stato stabile. I modelli attuali prevedono che ci vorranno miliardi di anni affinché i protoammassi collassino e riscaldino il loro mezzo intracluster alle temperature osservate negli ammassi maturi. SPT2349-56 sfida questa aspettativa, suggerendo che la nostra comprensione della formazione dei cluster è incompleta.
La formazione stellare iperattiva alimenta la crescita
Le galassie dell’ammasso stanno formando stelle a un ritmo sorprendente: cinquemila volte più veloce della Via Lattea. Questa intensa formazione stellare, unita ai buchi neri attivi e all’atmosfera surriscaldata, crea un ambiente unico che sfida le teorie esistenti. Le dimensioni compatte di SPT2349-56 (più o meno le stesse dimensioni dell’alone di materia oscura della Via Lattea) suggeriscono che le galassie al suo interno continueranno a crescere rapidamente.
“Vogliamo capire come interagiscono l’intensa formazione stellare, i buchi neri attivi e questa atmosfera surriscaldata, e cosa ci dice su come sono stati costruiti gli attuali ammassi di galassie”, ha affermato Zhou.
La scoperta solleva interrogativi critici sull’interazione tra la formazione stellare, l’attività del buco nero e il rapido riscaldamento del mezzo intracluster nell’universo primordiale. Ulteriori ricerche su SPT2349-56 e sistemi simili potrebbero riscrivere la nostra comprensione di come si formano ed evolvono gli ammassi di galassie.
