Solo il 5% dell’Universo è materia “visibile”!
La materia barionica ordinaria, composta da protoni, elettroni e altre particelle subatomiche conosciute — quella che forma tutti gli oggetti fisici dell’Universo, dalle stelle ai nuclei dei buchi neri — rappresenta solo il 5% del bilancio energetico dell’Universo. Il resto è dominato da componenti ancora misteriose: materia oscura ed energia oscura.
Il team di ricerca dell’Osservatorio Astronomico di Roma studia questi aspetti fondamentali della cosmologia moderna, cercando di capire la natura, l’origine e il ruolo di queste componenti invisibili nella formazione delle strutture cosmiche e nell’evoluzione dell’Universo.
Come mostrato nel grafico a torta, questo 5% di materia barionica si suddivide a sua volta in una componente facilmente osservabile e quantificabile (circa il 45%, visibile nelle galassie, nei gruppi e negli ammassi di galassie) e in una componente diffusa e calda (con temperature tra 10⁵ e 10⁷ K), che si presume sia associata al mezzo intergalattico e circumgalattico, ma che è difficile da identificare e localizzare. Questo è illustrato anche nel grafico a destra, dove sono riassunte le osservazioni della massa barionica rilevata (asse Y) in prossimità di strutture con diversa massa dinamica, dalle più semplici e leggere (galassie isolate) alle più complesse e massicce (ammassi di galassie). Solo nelle strutture più massicce (con masse superiori a qualche 10¹⁴ masse solari) la quantità di materia barionica rilevata risulta coerente con quella attesa sulla base della frazione barionica universale (Ωb/ΩM) osservata nell’Universo.
Visualizzazione della struttura su grande scala dell’Universo ottenuta dalla simulazione cosmologica Illustris Project. In blu è mostrata la distribuzione della materia oscura, mentre in arancione quella del gas. Centrata su un imponente ammasso di galassie nello stato attuale dell’Universo, l’immagine copre una regione ampia circa 300 milioni di anni luce. Crediti: Illustris Collaboration
Attività in corso
- Alla ricerca dei barioni mancanti attraverso analisi dati e modellizzazione, con un’attenzione particolare alla Via Lattea e al mezzo circumgalattico (CGM) di galassie esterne
- Simulazioni per missioni future, come Athena, HUBS e altre in fase di sviluppo
…e molto altro.
Il team di ricerca
Fabrizio Nicastro
Luca Zappacosta