Il telescopio spaziale James Webb ha permesso di realizzare la mappa più dettagliata mai ottenuta finora della ragnatela cosmica, la vasta rete di filamenti di materia che costituisce la struttura su larga scala dell’Universo. Il risultato arriva grazie ai dati della survey COSMOS-Web, il più grande programma osservativo mai condotto con Webb, e mostra come galassie e ammassi si siano organizzati nel corso di quasi tutta la storia cosmica.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal, si basa sull’analisi di circa 164 mila galassie osservate in una regione di cielo ampia quanto circa tre lune piene. I ricercatori sono riusciti a ricostruire la distribuzione tridimensionale della materia fino a un redshift di circa 7, ovvero fino a quando l’Universo aveva appena un miliardo di anni.
La cosiddetta ragnatela cosmica è composta da enormi filamenti di materia oscura e gas che collegano galassie e ammassi, separati da immense regioni quasi vuote. È la struttura portante del cosmo, quella lungo cui la materia si accumula e le galassie si formano ed evolvono nel tempo.
Grazie alla sensibilità infrarossa e alla risoluzione del James Webb, gli astronomi hanno ottenuto un livello di dettaglio impossibile da raggiungere con i precedenti osservatori. Dove il telescopio spaziale Hubble mostrava strutture sfocate e difficili da separare, Webb riesce ora a distinguere singoli filamenti e nodi della ragnatela cosmica.
Una nuova vista sull’Universo primordiale
Il progetto COSMOS-Web era stato progettato proprio per studiare l’evoluzione delle prime galassie e della struttura cosmica nell’Universo giovane. La survey ha sfruttato 255 ore osservative del James Webb e combinato le osservazioni infrarosse profonde con i dati raccolti negli ultimi anni nel campo COSMOS, una delle regioni di cielo più studiate dell’astronomia moderna.
La nuova mappa permette di seguire l’evoluzione della ragnatela cosmica lungo oltre 13 miliardi di anni di storia. Secondo i ricercatori, il salto di qualità non riguarda soltanto il numero di galassie osservate, ma soprattutto la definizione delle strutture. Filamenti che in precedenza apparivano come regioni indistinte si rivelano ora composti da reti complesse e interconnesse.
Negli ultimi anni diversi studi avevano già cercato di osservare direttamente parti della ragnatela cosmica, ad esempio attraverso l’effetto di lente gravitazionale debole, o l’emissione del gas intergalattico. Nel 2021 alcuni ricercatori erano riusciti a mappare per la prima volta una porzione della ragnatela cosmica usando il Very Large Telescope dell’ESO. Con Webb, però, la capacità di osservare galassie molto deboli e lontane consente di ricostruire l’intera architettura con una precisione senza precedenti.
Come la ragnatela cosmica influenza le galassie
Uno degli aspetti più importanti del lavoro riguarda il legame tra ambiente cosmico ed evoluzione galattica. Le regioni più dense della ragnatela sembrano infatti favorire la formazione precoce delle galassie più massicce, mentre nel tempo l’ambiente tende a rallentare la formazione stellare nelle galassie più piccole.
Queste strutture sono guidate principalmente dalla materia oscura, invisibile ma dominante dal punto di vista gravitazionale. La materia ordinaria, composta da gas e stelle, segue infatti la distribuzione dei grandi aloni di materia oscura formando filamenti, ammassi e superammassi di galassie.
La comprensione della ragnatela cosmica è diventata molto importante anche per verificare i modelli cosmologici. Negli ultimi anni sono state identificate strutture gigantesche, come il Grande Anello, che hanno aperto nuove discussioni sui limiti del modello cosmologico standard.
Il team di COSMOS-Web ha reso pubblici il catalogo completo delle galassie, le mappe di densità e la pipeline di elaborazione dei dati. Un archivio che potrà essere utilizzato dalla comunità scientifica internazionale per studiare in maggiore dettaglio come la materia abbia costruito lo “scheletro” dell’Universo osservabile.
