Identificata una configurazione unica di galassie che formano una lente gravitazionale allineata mai osservata finora. La ‘Carousel Lens‘ è un enorme sistema di lenti gravitazionali a scala di ammasso che permetterà ai ricercatori di approfondire i misteri del cosmo, tra cui la materia oscura e l’energia oscura. Lo rivela uno studio guidato da David Schlegel, coautore dello studio e scienziato senior della Divisione di Fisica del Berkeley Lab, e pubblicato su ‘The Astrophysical Journal’.
“Si tratta di un ‘allineamento galattico’ incredibilmente fortunato: un allineamento casuale di più galassie su una linea di vista che copre la maggior parte dell’universo osservabile – ha dichiarato Schlegel – trovare uno di questi allineamenti è un ago nel pagliaio; trovarli tutti è come trovare otto aghi allineati con precisione all’interno di quel pagliaio”.
La Carousel Lens è un allineamento composto da un ammasso di galassie in primo piano e da sette galassie di sfondo che coprono immense distanze cosmiche e che sono viste attraverso lo spazio-tempo distorto gravitazionalmente intorno alla lente. L’ammasso della lente, situato a cinque miliardi di anni luce dalla Terra, è rappresentato dalle sue quattro galassie più luminose e massicce. Attraverso la lente appaiono sette galassie uniche, numerate da 1 a 7. Si trovano molto lontano, a distanze comprese tra 7,6 e 12 miliardi di anni luce dalla Terra, avvicinandosi al limite dell’universo osservabile. Le apparizioni ripetute di ciascuna galassia mostrano differenze di forma che si curvano e si allungano in molteplici iterazioni “a specchio” causate dalla deformazione dello spazio-tempo intorno alla lente.
Di particolare interesse è la scoperta di una Croce di Einstein, la più grande finora conosciuta, mostrata nelle apparizioni multiple della galassia numero 4. Questa rara configurazione di immagini multiple intorno al centro della lente è un’indicazione della distribuzione simmetrica della massa della lente, dominata dalla materia oscura invisibile, e gioca un ruolo chiave nel processo di modellazione della lente.
Le basi della scoperta
La luce che viaggia dallo spazio lontano può essere ingrandita e curvata quando passa attraverso lo spazio-tempo distorto gravitazionalmente delle galassie o degli ammassi di galassie più vicini. In rari casi, una configurazione di oggetti si allinea quasi perfettamente per formare una forte lente gravitazionale.
Grazie all’abbondanza di nuovi dati provenienti dal Dark Energy Spectroscopic Instrument (Desi), Legacy Imaging Surveys, alle recenti osservazioni del telescopio spaziale Hubble della NASA e al supercomputer Perlmutter del National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC), il gruppo di ricerca si è basato su studi precedenti del maggio 2020 e del febbraio 2021 per identificare probabili candidati a lenti forti, gettando le basi per la scoperta attuale.
Una scoperta senza precedenti
“Il nostro gruppo ha cercato lenti forti e ha modellato i sistemi più validi”, ha spiegato Xiaosheng Huang, coautore dello studio e membro del Berkeley Lab’s Supernova Cosmology Project, nonché Professore di fisica e astronomia all’Università di San Francisco. “La Carousel Lens è un incredibile allineamento di sette galassie in cinque raggruppamenti che si allineano quasi perfettamente dietro la lente dell’ammasso in primo piano. Quando appaiono attraverso la lente, le immagini multiple di ciascuna galassia di sfondo formano schemi circolari approssimativamente concentrici intorno alla lente in primo piano, come in un carosello. È una scoperta senza precedenti e il modello computazionale generato mostra una prospettiva molto promettente per la misurazione delle proprietà del cosmo, comprese quelle della materia oscura e dell’energia oscura”.
La Carousel Lens consentirà ai ricercatori di studiare l’energia oscura e la materia oscura in modi completamente nuovi, grazie alla forza dei dati osservativi e al suo modello computazionale. “Si tratta di un allineamento estremamente insolito, che di per sé fornirà un banco di prova per gli studi cosmologici – ha osservato Nathalie Palanque-Delabrouille, a capo della Divisione di Fisica del Berkeley Lab – mostra anche come l’imaging realizzato per il Desi possa essere sfruttato per altre applicazioni scientifiche, come l’indagine dei misteri della materia oscura e dell’accelerazione dell’espansione dell’universo, guidata dall’energia oscura”.
