Gli astronomi hanno rilevato gas inaspettatamente caldo all’interno di un lontano ammasso di galassie in via di sviluppo appena 1,4 miliardi di anni dopo il Big Bang. Questa scoperta, effettuata utilizzando l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), mette in discussione i modelli esistenti su come gli ammassi di galassie si formano e si evolvono nell’Universo primordiale. Il protoammasso, denominato SPT2349-56, si trova a circa 12,4 miliardi di anni luce di distanza, il che significa che lo osserviamo come esisteva quando il cosmo aveva solo un decimo della sua età attuale.
Il caldo inaspettato
Le osservazioni rivelano un’atmosfera estremamente riscaldata che circonda il nucleo dell’ammasso, che contiene numerosi buchi neri supermassicci che si alimentano attivamente e oltre 30 galassie in fase di intensa formazione stellare. Queste galassie danno vita a stelle a una velocità fino a 1.000 volte più veloce della nostra Via Lattea, tutte racchiuse in uno spazio solo tre volte più grande.
“Non ci aspettavamo di vedere un’atmosfera di ammasso così calda così presto nella storia cosmica”, spiega Dazhi Zhou, Ph.D. candidato presso l’Università della British Columbia. Prima di ciò, gli scienziati presumevano che i primi ammassi di galassie fossero troppo giovani per avere atmosfere calde e stabili completamente sviluppate.
Effetto termico Sunyaev-Zel’dovich
La svolta è arrivata attraverso l’uso dell’effetto termico Sunyaev-Zel’dovich (tSZ), una tecnica che rileva la debole ombra proiettata dagli elettroni caldi negli ammassi di galassie contro il bagliore residuo del Big Bang – lo sfondo cosmico a microonde. Questo metodo indiretto ha permesso agli astronomi di mappare il gas caldo senza la necessità di osservare la luce emessa direttamente da esso.
Implicazioni per la formazione di cluster
La scoperta suggerisce che gli ammassi massicci potrebbero formarsi più rapidamente e violentemente di quanto si pensasse in precedenza, con potenti esplosioni di buchi neri supermassicci che iniettano un’enorme energia nel gas circostante. Lo studio propone che questi processi energetici, combinati con un’intensa attività di starburst, possano surriscaldare rapidamente il gas intracluster negli ammassi giovani.
Questo surriscaldamento è probabilmente un passo fondamentale nella trasformazione di questi primi ammassi freddi nelle tentacolari strutture calde osservate oggi. Gli attuali modelli di evoluzione delle galassie e degli ammassi potrebbero aver bisogno di una revisione per tenere conto di questo processo di riscaldamento accelerato.
Un nuovo laboratorio per l’evoluzione cosmica
SPT2349-56 rappresenta un’opportunità unica per studiare le prime fasi della formazione dei cluster. La coesistenza di una rapida formazione stellare, di buchi neri energetici e di un’atmosfera surriscaldata in un ammasso così giovane e compatto non ha precedenti.
“SPT2349-56 è un laboratorio molto strano ed emozionante”, sottolinea Zhou. “C’è ancora un enorme divario osservativo tra questa fase iniziale violenta e gli ammassi più calmi che vedremo in seguito”. La mappatura del modo in cui queste atmosfere si evolvono nel tempo sarà un obiettivo chiave per la ricerca futura.
I risultati, pubblicati su Nature il 5 gennaio 2026 (doi: 10.1038/s41586-025-09901-3), ampliano i confini di ciò che gli astronomi possono studiare nell’Universo primordiale e aprono nuove domande sull’interazione tra buchi neri supermassicci, formazione di galassie e evoluzione delle strutture cosmiche. Il primo rilevamento diretto di gas di ammassi caldi mai riportato costringe gli scienziati a ripensare la sequenza e la velocità dell’evoluzione degli ammassi di galassie.
