L’Universo a squadre: alla scoperta degli ammassi di galassie

Articolo di Annalisa Wiget (Liceo Classico Istituto Leone XIII, Milano) a conclusione del progetto PCTO “Sorgenti di fondo in osservazioni XMM-Newton di ammassi di galassie“⁽¹⁾Questo progetto è stato in parte finanziato dall’Unione Europea – Next Generation EU, tramite il contratto PRIN MUR 2022 n.20227RNLY3 The concordance cosmological model: stress-tests with galaxy clusters. presso l’Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica di Milano (INAF IASF Milano); progetto inaugurato nel 2023 fra ricerca e comunicazione della scienza. Il progetto ha visto anche la partecipazione di Gabriel Caponetto (Liceo Scientifico Salesiani, Sant’Ambrogio Milano), Matteo Albiero (Liceo Scientifico Falcone e Borsellino, Arese) ed Emanuele Terraneo (Liceo Scientifico Scienze Applicate OSDB, Sesto San Giovanni). Ringraziamo i ragazzi e le loro scuole di provenienza per questa avventura insieme.

In un passo della sua poesia, William Wordsworth riconosce la tendenza dell’Uomo con gli anni ad allontanarsi dalla sua versione più pura, ovvero quella legata strettamente alla natura; la virtù infatti sembra scomparire affianco alla meraviglia a cui, nel mondo odierno, soltanto i bambini hanno il coraggio di legarsi.
Dal 10 al 21 giugno del 2024, io, Annalisa, e altri tre ragazzi – Gabriel, Matteo ed Emanuele – ci siamo immersi nella vastità dell’Universo, partecipando al progetto di PCTO svolto presso lo IASF – Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica – di Milano. Tra un centinaio di immagini del telescopio per raggi X, XMM-Newton, abbiamo imparato a conoscere gli ammassi di galassie, strutture costituite da centinaia o migliaia di galassie come la nostra che, a causa della forza di gravità, sono legate tra di loro. L’obiettivo principale del progetto era quello di selezionare le immagini che ritraessero interazioni fra ammassi di galassie, probabilmente all’origine degli ammassi più imponenti del Cosmo. Lo studio degli ammassi è molto stimolante perché può fornire importanti informazioni sulla materia oscura e sull’evoluzione dell’Universo stesso.

Il nostro compito, però, non consisteva solamente nell’identificazione degli ammassi interagenti, ma includeva anche tutto un lavoro di preparazione. Le immagini forniteci in banda X, pur essendo già state controllate da un algoritmo sviluppato dai nostri tutor, presentavano infatti molteplici elementi che impedivano la corretta analisi dell’immagine stessa, tra cui le sorgenti puntiformi, ovvero stelle o sorgenti lontane, e sorgenti spurie, artifici strumentali. Alcune sono indicate nell’immagine.
Una volta ottenute immagini prive di imperfezioni e individuati gli ammassi di galassie, il nostro lavoro prevedeva quanto segue: si procedeva alla consultazione del NED (NASA Extragalactic Database) che presenta una catalogazione minuziosa di tutte le sorgenti extragalattiche note, in una data porzione di cielo, con anche l’indicazione della distanza. Quest’ultima è fondamentale per capire se le sorgenti in oggetto si trovano alla stessa distanza dell’ammasso di galassie o se sono troppo lontane lungo la linea di vista per cui sembrano vicine nell’immagine ma di fatto non lo sono.

Successivamente, le coordinate delle sorgenti di nostro interesse venivano inserite in un atlante del cielo (Aladin Sky Atlas) per cercare una controparte nel visibile al fine di rafforzare l’identificazione come ammasso di galassie di sorgenti non ancora classificate come tali dai nostri tutor e/o dal loro algoritmo.

Al termine del progetto possiamo dire di aver individuato ben otto possibili interazioni tra ammassi di galassie. Questo risultato non solo ci ha riempito di gioia e orgoglio, ma ha anche fornito nuove informazioni preziose per la comunità scientifica; le interazioni tra ammassi di galassie sono, per l’appunto, eventi straordinari che possono provocare la formazione di nuovi ammassi, alterare le orbite delle galassie al loro interno e rivelare la presenza e le proprietà della materia oscura.
Durante le due settimane di PCTO presso l’INAF IASF di Milano, abbiamo lavorato a stretto contatto con i tutor: Mariachiara Rossetti e Iacopo Bartalucci per quanto riguarda lo studio degli ammassi di galassie (imparando a utilizzare software specializzati per la riduzione e l’analisi dei dati fornitici, pur non avendo alcuna conoscenza di base) e Adamantia Paizis e Letizia Cassarà per quanto riguarda la comunicazione del nostro progetto a diversi tipi di pubblico. Dal momento in cui abbiamo varcato la soglia dell’Istituto, abbiamo continuato ad imparare e ci siamo stupiti di come ognuno di noi, nel suo piccolo, possa dare, con il giusto impegno e la guida di esperti, un prezioso contributo alla scoperta del nostro Universo, insieme.

Da tecnici a cosmologi, passando per laureandi e software developer, ci siamo resi conto di quanto sia vasto lo sforzo dell’Uomo per conoscere l’ignoto. Tutte le persone con cui abbiamo avuto a che fare sono state di grandissima ispirazione, sia per le loro competenze in ambito scientifico, sia per la loro passione. Gli incontri, oltre ad averci aiutato a comprendere l’oggetto della nostra ricerca, ci hanno mostrato come il mondo della ricerca sia vario e presenti molte sfaccettature, ognuna egualmente importante. Per questo ci tengo a ringraziare personalmente tutti coloro che hanno speso del tempo per guidarci nel nostro viaggio extragalattico, ovvero: Carmelita Carbone, Sabrina De Grandi, Marco Fumana, Paolo Franzetti, Salvatore Incorvaia, Salvatore Scuderi, Mauro Fiorini, Michela Rigoselli, Giacomo Aprea e Cristiana Moriggio.
Infine, uno degli aspetti più emozionanti di questo progetto è stato il senso di meraviglia che abbiamo tutti provato osservando l’immensità dello Spazio. Lavorare con dati reali, provenienti da un telescopio orbitante, ci ha offerto una prospettiva unica sulla vastità e la complessità dell’Universo. Ogni immagine, ogni scoperta, era un piccolo passo verso la comprensione di un Cosmo vasto e misterioso, che seppur lontano e inarrivabile sembrava sempre più vicino a noi, facendoci ritornare bambini, con il naso all’insù a osservare il cielo.