Sei galassie in collisione nello stesso ammasso: osservato un evento cosmico rarissimo che potrebbe riscrivere la storia dell’evoluzione galattica
Osservare una fusione tra due galassie è già un evento di straordinario interesse scientifico. Riuscire invece a individuare sei galassie supermassicce coinvolte contemporaneamente nello stesso processo rappresenta qualcosa di eccezionale, tanto da essere considerato uno dei fenomeni più rari mai documentati nell’universo vicino.
È quanto emerge da un nuovo studio pubblicato in preprint sulla piattaforma arXiv, guidato dall’astronomo Z. L. Wen dell’Accademia Cinese delle Scienze, che descrive un sistema galattico unico individuato nell’ammasso WHY J0501+01. La scoperta non colpisce soltanto per le dimensioni delle strutture coinvolte, ma soprattutto per la sua estrema rarità statistica: un solo caso individuato su 52.803 ammassi di galassie analizzati.
L’universo offre continuamente esempi di fenomeni che sfuggono alla nostra intuizione. Le distanze cosmiche, le masse stellari e le scale temporali coinvolte sono talmente immense da rendere difficile persino immaginare ciò che gli astronomi osservano. Eppure, proprio eventi come questo consentono di comprendere meglio i meccanismi che, nel corso di miliardi di anni, hanno costruito le strutture più grandi oggi presenti nel cosmo.
Perché la fusione di sei galassie rappresenta una scoperta così eccezionale?
La particolarità della scoperta non risiede nell’individuazione dell’ammasso galattico, già identificato nel 2018 grazie a grandi campagne osservative dell’intero cielo come Two Micron All Sky Survey (2MASS), WISE e SuperCOSMOS. La vera novità consiste nell’aver scoperto che il cuore di questo ammasso ospita sei enormi galassie contemporaneamente impegnate in un processo di fusione, un dettaglio rimasto nascosto nei dati raccolti dal DESI Legacy Imaging Surveys.
Grazie alle osservazioni effettuate con i telescopi Mayall, Bok e Blanco, installati tra Arizona e Cile, gli astronomi hanno potuto distinguere chiaramente le singole componenti del sistema, rivelando che tutte stanno progressivamente convergendo verso un’unica gigantesca struttura destinata a diventare una Brightest Cluster Galaxy (BCG), ovvero la galassia dominante e più luminosa dell’intero ammasso.
Fenomeni di questo tipo erano stati ipotizzati dai modelli teorici, ma poterli osservare direttamente offre un’opportunità estremamente preziosa per verificare come avvenga realmente l’accrescimento delle galassie più massicce dell’universo.
Quanto sono grandi le galassie coinvolte nella collisione?
Il numero delle galassie coinvolte potrebbe sembrare relativamente modesto, ma sono le loro dimensioni a rendere l’evento davvero impressionante. Cinque delle sei galassie possiedono infatti una massa superiore a 10¹¹ masse solari, equivalenti a circa cento miliardi di stelle ciascuna. La sesta galassia, leggermente meno massiccia, contribuisce comunque alla crescita dell’intero sistema.
Una volta completata la fusione, gli astronomi stimano che nascerà una galassia con una massa complessiva pari a 1,16 × 10¹² masse solari, valore significativamente superiore a quanto previsto dai modelli statistici normalmente utilizzati per descrivere gli ammassi di galassie. Secondo i ricercatori, la futura galassia si collocherà circa 2,6 deviazioni standard oltre le relazioni di scala comunemente osservate, confermandosi come una delle strutture galattiche più imponenti mai studiate.
Naturalmente non si tratta di un processo rapido. La fusione richiederà un periodo compreso tra 800 milioni e 1,9 miliardi di anni, un intervallo immenso per la scala umana ma sorprendentemente breve dal punto di vista cosmologico, considerando che l’universo ha un’età di circa 13,8 miliardi di anni.
Che cos’è la gigantesca nube luminosa osservata attorno alle galassie?
Uno degli aspetti più spettacolari emersi dallo studio riguarda la presenza di un enorme alone di luce intracumular, noto agli astronomi con la sigla ICL (Intracluster Light). Si tratta di una vasta nube diffusa che si estende per 310 kiloparsec, formata da stelle strappate alle rispettive galassie durante le violentissime interazioni gravitazionali.
In pratica, mentre le galassie si attraversano e si deformano reciprocamente, enormi quantità di stelle vengono espulse nello spazio intergalattico, dando origine a una sorta di foschia luminosa che avvolge l’intero sistema. Per riuscire a osservarla, gli astronomi hanno dovuto rimuovere digitalmente la luce proveniente dalle galassie stesse, lasciando emergere il debole bagliore residuo prodotto da miliardi di stelle ormai prive di una galassia di appartenenza.
Questa componente rappresenta una delle prove più evidenti della violenza con cui sta avvenendo la fusione e costituisce un importante indicatore dell’evoluzione dinamica dell’ammasso.
Quanto è raro osservare un fenomeno simile nell’universo vicino?
L’aspetto forse più sorprendente dello studio riguarda la probabilità statistica dell’evento. Gli autori hanno analizzato 52.803 ammassi di galassie appartenenti all’universo vicino utilizzando i dati del progetto DESI, arrivando a una conclusione estremamente significativa.
Solo un ammasso, identificato proprio come WHY J0501+01, contiene più di quattro galassie in fusione simultanea.
Il confronto con gli altri sistemi osservati evidenzia quanto questo caso sia eccezionale. Nello stesso campione sono state individuate 2.233 fusioni binarie, decisamente più comuni, mentre le fusioni quadruple risultano appena dodici. Nessun altro sistema presenta una configurazione analoga a quella osservata in WHY J0501+01.
La probabilità stimata è quindi di appena 1 su 52.803, un dato che rende questa scoperta una delle più insolite mai registrate nello studio dell’evoluzione galattica recente.
Cosa rivelano le osservazioni ai raggi X sulla dinamica della collisione?
Le osservazioni ottiche raccontano solo una parte della storia. Per comprendere ciò che accade realmente all’interno dell’ammasso, i ricercatori hanno sfruttato anche il nuovo Einstein Probe Follow-up X-ray Telescope (EP-FXT), capace di osservare il gas estremamente caldo che permea gli ammassi di galassie.
I risultati mostrano che il sistema è fortemente “non rilassato”, termine tecnico con cui gli astronomi indicano una configurazione lontana dall’equilibrio gravitazionale. Dietro questa definizione apparentemente neutra si nasconde in realtà una dinamica estremamente turbolenta.
Le immagini ai raggi X hanno evidenziato una vasta perturbazione del plasma ultracaldo che circonda il sistema, accompagnata dalla presenza di una lunga coda di plasma, probabilmente generata proprio dalle violente collisioni gravitazionali tra le sei galassie. Si tratta di una conferma indipendente del fatto che l’intero ammasso stia attraversando una delle fasi più energetiche della propria evoluzione.
Perché questa scoperta è importante per comprendere l’evoluzione dell’universo?
Al di là dello spettacolare impatto visivo, il valore scientifico della scoperta è enorme. Le galassie più grandi dell’universo non si formano improvvisamente, ma crescono attraverso una lunga serie di fusioni successive che si estendono nell’arco di miliardi di anni. Poter osservare direttamente un sistema estremo come WHY J0501+01 offre agli astronomi una sorta di laboratorio naturale, nel quale verificare i modelli teorici che descrivono l’evoluzione delle strutture cosmiche.
Ogni nuova osservazione permette infatti di comprendere meglio come si distribuiscano la materia, il gas caldo, le stelle e persino la materia oscura durante queste gigantesche collisioni. Inoltre, seguire nel tempo l’evoluzione di un sistema così raro consentirà di affinare le simulazioni cosmologiche utilizzate per ricostruire la storia dell’universo.
Anche se il nostro Gruppo Locale, che ospita la Via Lattea, vivrà in futuro importanti fusioni galattiche – la più celebre è quella prevista con la galassia di Andromeda tra circa 4-5 miliardi di anni – casi estremi come quello osservato nell’ammasso WHY J0501+01 rimangono eccezionali persino su scala cosmica. Ed è proprio questa unicità a rendere la scoperta tanto preziosa: osservare oggi un fenomeno destinato a protrarsi per quasi due miliardi di anni significa assistere a uno dei processi fondamentali che hanno modellato l’universo, offrendo agli astronomi una finestra privilegiata sulla nascita delle galassie più gigantesche mai esistite.