La curiosità del mese

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Abitare a Laniakea

La curiosità del mese di ottobre 2014 a cura di Gabriele Ghisellini & Luigi Guzzo

Fig. 1 - L'Universo e' filamentoso, un po' come una spugna. Le galassie tendono a raggrupparsi in ammassi, e questi in super-ammassi. Tra l'uno e l'altro, ci sono degli immensi vuoti (zone di centinaia di milioni di anni luce con pochissima materia). Le galassie attorno ai centri piu' luminosi in questa figura, che raffigurano zone molto dense di galassie, sono attratte da questi, e se sono abbastanza vicine andranno un giorno a far parte dell'ammasso centrale.

Fig. 1 - L’Universo è filamentoso, un po’ come una spugna. Le galassie tendono a raggrupparsi in ammassi, e questi in super-ammassi. Tra l’uno e l’altro, ci sono degli immensi vuoti (zone di centinaia di milioni di anni luce con pochissima materia). Le galassie attorno ai centri più luminosi in questa figura, che raffigurano zone molto dense di galassie, sono attratte da questi, e se sono abbastanza vicine andranno un giorno a far parte dell’ammasso centrale.

Fig. 2 - copertina della rivista "Nature" del 4 Settembre 2014 che illustra Laniakea.

In hawaiano, Laniakea significa "Paradiso immenso" (da lani, paradiso, e akea, immensamente grande, non misurabile).
È il nome che è stato dato alla nostra parte di Universo, dove abitano la Terra, il sistema solare, la nostra Galassia, il nostro gruppo di galassie. Gli inquilini di questo quartiere di Universo sono più di dieci milioni di miliardi di stelle, che vivono in circa centomila galassie come la nostra.
Per non parlare della materia che non ha formato stelle, ed è ancora sottoforma di gas o dell’elusiva materia oscura.
E questo è solo un quartiere dell’Universo, che pensiamo contenga almeno un milione di quartieri come Laniakea.
Per noi però è il più bello, è casa nostra, e gli abbiamo dato un nome bellissimo.
È anche un quartiere immenso, tanto che la luce deve viaggiare per 520 milioni di anni per andare da una parte all’altra.
Ma come facciamo a sapere che Laniakea è la nostra casa, e come facciamo a definirne i confini?
Questa è la novità, dovuta ad un nuovo lavoro di un gruppo di ricercatori guidati da Brent Tully dell’Università delle Hawaii.
Si basa non sul catalogare le posizioni delle galassie nel cielo, e misurarne la distanza da noi, ma sul misurare con precisione la loro velocità (detta velocità peculiare) rispetto al moto globale di espansione dell’Universo.
Le galassie, infatti, si muovono in maniera complicata. Prima di tutto si allontanano le une dalle altre, trascinate dall’espansione dell’Universo nel suo insieme.

Fig. 3 - Ecco Laniakea. Le righe bianche indicano le velocita' delle galassie che si trovano lungo la linea, una volta sottratta la velocita' di espansione generale dell'Universo. Ogni puntino bianco e' una galassia. La linea arancione indica i confini di Laniakea, ovvero il bacino idrografico comune definito da tutti i ruscelli di ciascuna galassia.

Fig. 3 - Ecco Laniakea. Le righe bianche indicano le velocità delle galassie che si trovano lungo la linea, una volta sottratta la velocità di espansione generale dell’Universo. Ogni puntino bianco è una galassia. La linea arancione indica i confini di Laniakea, ovvero il "bacino idrografico" comune definito da tutti i "ruscelli" di ciascuna galassia.

Quelle più vicine, però, risentono della rispettiva forza di gravità e si attraggono così da controbilanciare l’espansione, fino ad arrivare a scontrarsi.
Per esempio, tra 4 miliardi di anni, la Via Lattea si scontrerà con la galassia di Andromeda (vedi curiosità del Febbraio 2013).
In generale, quindi, la forza di gravità tra le galassie tende a frenare l’espansione globale.
Questo succede perchè l’Universo mostra picchi e valli, zone con tante galassie e zone quasi vuote.
La conseguenza è che, come per una valanga sul fianco di una montagna, le galassie tendono a "cadere" verso le zone dove ci sono maggiori concentrazioni di altre galassie, o in generale di massa, quelli che chiamiamo super-ammassi di galassie.
Quindi se riusciamo a misurare con precisione questa loro "velocità di caduta", insieme alla loro posizione, possiamo capire dove siano le più grandi concentrazioni di massa nell’Universo.
È questa una tecnica inventata negli anni ’90 del secolo scorso, che Tully e collaboratori hanno migliorato e applicato ad un nuovo catalogo di misure.

Fig. 4 - Confronto tra Laniakea e il bacino idrografico del Po. Tutti I fiumi entro il bacino del Po confluiscono nella pianura padana. Analogamente, tutte le galassie entro Laniakea sentono l’influsso degli ammassi più massicci all’interno di Laniakea. Guardate dov’è la Via Lattea (Milky Way): siamo in periferia, quasi ai confini...

Facciamo un altro esempio. A seconda di dove nasce, un fiume scorrerà su versanti diversi della montagna dove è nato. Ogni catena montuosa quindi definisce uno spartiacque.
I fiumi che nascono da una parte dello spartiacque si uniranno fino a formare un unico grande fiume, che definisce un particolare bacino idrografico. Come quello del Po.
In questo caso non è il Po che "attira" gli altri fiumi, ma è il dislivello tra il luogo dove un fiume nasce e la pianura dove finirà per scorrere.
Nel caso delle galassie, ognuna percorrerà il suo "ruscello" che si dirigerà verso la regione dove si trovano le concentrazioni più grosse di galassie e di massa, che le attira.

Fig. 5 - Laniakea assieme al super-ammasso di Perseo-Pesci, un nostro vicino. Le linee rosse e nere indicano gli spazi di influenza dei due super-ammassi: le galassie lungo le linee rosse sentono l’attrazione di Perseo-Pesci, mentre quelle lungo le linee nere sentono l’influenza del nostro super-ammasso (il grande Attrattore, come viene chiamato). La Via Lattea giace quasi al confine tra le due regioni. è questa la novità: dividere i super-ammassi in zone d’influenza, usando le velocità relative delle galassie come traccianti dei bacini idrografici che le attirano.

Una galassia o un gruppo di galassie che si trovano a metà strada tra due super-ammassi, da chi sarà attirato di più?
Da quello più grande, ovviamente! Questo definisce lo spartiacque tra due super-ammassi, ed è un buon modo per definire il "quartiere" di qui parlavamo prima.
Al di fuori dei confini di questo quartiere le galassie sono attratte da un altro super-ammasso, e appartengono ad un altro "bacino idrografico".
Come detto, ci dovrebbero essere almeno un milione di altri "bacini idrografici": i nostri vicini di casa, vicini di Laniakea, sono i super-ammassi di Shapley, di Perseo-Pesci, di Ercole e di Coma.
Dieci milioni di miliardi di stelle, centomila galassie... è naturale rimanere sconcertati da questi numeri. Astronomici appunto.
Però è bellissimo sapere che l’uomo, da quel grande esploratore che è, è riuscito a scoprire dove vive.
Tra l’altro, il nome Laniakea onora gli antichi navigatori polinesiani, che usavano il cielo per orizzontarsi in mezzo al mare.

Per saperne di più

Youtube video bellissimo!
L’immenso Paradiso da MediaInaf - 3 settembre 2014 .