"Il cervello" dell'universo

Il team di 13 membri, presieduta dal Dr. Yannick Mellier dell'Istituto di Astrofisica di Parigi e l'Observatoire de Paris, ha dichiarato, su una vasta gamma di competenze, tra cui la cosmologia, astrofisica, statistiche, analisi dei dati e nella tecnologia dello strumento riunendo ricercatori da Francia, Germania, Canada e Stati Uniti.:"La natura della materia oscura è uno dei più grandi misteri irrisolti della scienza moderna".
La materia oscura costituisce almeno il 90% della massa dell'universo, e la sua composizione e distribuzione sono sconosciute.

la "ragnatela" che connette la galassia

 La conoscenza della materia oscura è, tuttavia, fondamentale per comprendere l'evoluzione e il destino dell'Universo. Il team di scienziati sono riusciti a fotografare  la "ragnatela" che connette la galassia, individuando le connessioni gassose che vengono ritenute parte della struttura, ancora sconosciuta, su cui si basa la disposizione spaziale delle galassie nell'Universo conosciuto. La struttura appare composta da filamenti che connettono le zone dello spazio, e nella prima fotografia effettuata, i filamenti fotografati assomigliano ai collegamenti sinaptici del cervello umano.

Figura 1

Figura 1 -In alto a sinistra:
L'intera immagine mostra l'intero campo visivo del CFHT camera a grande campo. Il cerchio blu indica la dimensione della luna piena come sarebbe in proporzione. Le caselle indicano la dimensione relativa delle aree allargate indicate su questa figura. Otto di queste grandi macchie nel cielo (diverse ore di esposizione ciascuno) sono state usate per sviluppare questo lavoro.
Destra: Questa grande area di cielo mostra un gruppo di galassie vicine ben definite di fronte a uno sfondo di galassie lontane (le piccole ellissi di vari colori). In basso a sinistra: Questa piccola frazione di tutto il campo visivo mostra in dettaglio le galassie lontane.
Quest'area contiene più di 100 galassie, l'intero campione utilizzato per questo lavoro contiene 200.000 galassie simili a quelle

Figura 2

Figura 2 - Deflessione dei raggi luminosi che attraversano l'universo, emessi da galassie lontane
Simulazione numerica che mostrano la distribuzione della materia oscura in un grande volume dell'universo. La scatola mostrata estende una distanza di circa 1 miliardo di anni luce. Le strutture sono visualizzate in modo che le regioni più luminose hanno una densità maggiore ( la materia più scura) rispetto alle regioni più scure. La materia oscura è concentrata in una distribuzione web-come filamenti che si intersecano in nodi densi dove sono concentrati grandi ammassi di galassie per formarsi e diventare visibili. Nella parte posteriore del cubo (a sinistra), tre dischi blu rappresentano tre galassie lontane. Le linee gialle che attraversano la casella rappresentano raggi di luce emessa da quelle galassie che si propagano attraverso l'universo. In assenza di materia la luce viaggerebbe su linee rette, ma in presenza di materia i percorsi dei raggi sono evidentemente deviati dagli effetti gravitazionali della materia disomogenea (le interruzioni nelle righe gialle illustrano luce che passa dietro un grumo di materia oscura). La luce da una galassia lontana incontra raramente un ciuffo di massa che possa piegare con forza la luce e causare distorsioni visibile. Invece i singoli raggi luminosi subiscono una serie di piccole deviazioni tale che un osservatore posto nella parte anteriore della scatola (a destra), che sfrutta le immagini di tutte le galassie in qualche piccolo lembo di cielo, sono tutti molto leggermente allungati in una direzione comune, determinata dalla distribuzione della materia oscura lungo quella particolare linea di vista. Questa distorsione gravitazionale è quasi impercettibile, e richiede un trattamento statistico attento su ogni piccola porzione di cielo, ma ora è stata misurata dal team francese.(Il team di 13 membri, presieduta dal Dr. Yannick Mellier dell'Istituto di Astrofisica di Parigi e l'Observatoire de Paris)

Figura 3

Figura 3- Immagine delle galassie lontane lensed della materia oscura dell'universo 
Questa visualizzazione mostra ciò che l'osservatore nella parte anteriore della scatola percepiamo quando guardiamo le galassie nel cielo. I dischi allungati blu sono le immagini di galassie lontane formate dalla loro luce dopo che è passato attraverso la scatola. L'osservatore può vedere queste galassie, ma i filamenti di materia oscura, mostrati qui in rosso e bianco, sono invisibili, anche per i più grandi telescopi a disposizione degli osservatori. Tuttavia, si può vedere che le immagini delle galassie sono allungate in modo speciale: sono allungate lungo una direzione parallela ai filamenti di materia oscura. Questo effetto è una conseguenza della lente gravitazionale che emana dal fascio di raggi di luce di una singola galassia molto simile alla gravità della luna sulla Terra che causa le maree. Misurando la distorsione sistematica nelle immagini di galassie lontane, si può "vedere" la materia oscura. L'obiettivo finale della squadra francese è quello di mappare la materia oscura con il nuovo strumento MegaCam CFHT, come uno dei programmi di indagini speciali attualmente previste.

 

Figura 4 - Mappatura della materia oscura dell'universo con Gravitational Lensing 

La simulazione numerica sulla sinistra è una vista simile a quello che vediamo nella Figura 3, con la differenza che le strutture sono visualizzate con le regioni più scure, che corrispono a densità maggiore (cioè materia più scura). Il pannello di destra rappresenta una sovrapposizione del pannello di sinistra e la mappa della lente gravitazionale causato da queste grandi strutture di materia oscura. La lunghezza di ogni linea rossa indica la forza '' del lensing gravitazionale: più lunga è più forte la gravità. L'orientamento di ciascuna di queste linee indica la direzione della lente gravitazionale: è perpendicolare ai filamenti di materia oscura, l'immagine della galassia è allungata secondo la direzione perpendicolare a queste linee.
Costruendo la mappa lensing gravitazionale attraverso osservazioni di centinaia di migliaia di galassie, le più grandi macchie del cielo (questa cifra copre una superficie di 5 di 5 gradi quadrati), gli astronomi sono in grado di mappare direttamente la materia oscura dell'Universo.

 

Questa simulazione numerica è stato gentilmente messo a disposizione da S. Colombi del PAI.