Il mezzo intergalattico
Il mezzo intergalattico (IGM), materiale diffuso gassoso che occupa lo spazio tra le galassie, è divenuto un osservabile cosmologico fondamentale nell'ultima decina di anni grazie alla spettroscopia ad alta risoluzione e ai progressi teorici che hanno permesso di modellarne i processi fisici rilevanti. Osservando lo spettro di quasar ad altissimo redshift (z>5), si riesce a misurare lo stato di ionizzazione del mezzo intergalattico a epoche vicine alla reionizzazione cosmica. Allo stesso modo può essere stimato l'arricchimento metallico primordiale e il legame di questo a possibili stelle di popolazione III. La presenza dei metalli favorisce il raffreddamento e la frammentazione delle nubi pre-stellari, rendendo possibile la formazione di stelle quando la metallicità del gas raggiunge un valore critico. La cosiddetta foresta di assorbimento di righe Lyman-α prodotta dall’idrogeno neutro lungo la linea di vista permette anche di risalire alla densità di materia e misurare il clustering delle nubi assorbenti, a epoche dove non è possibile farlo con le galassie. I modelli mostrano che a basso redshift una frazione consistente (circa il 50%) della materia “ordinaria” (cosiddetta barionica) rimane intrappolata in forma “tiepida” nella struttura filamentare di materia oscura che connette tra loro gli aloni in cui si formano galassie e ammassi. La comunità italiana è impegnata in primo piano in questi studi, con analisi delle osservazioni e sviluppo di codici idrodinamici per la simulazione delle strutture cosmiche e dell'IGM che incorporano i processi fisici più rilevanti (raffreddamento, riscaldamento da background ultravioletto). In quest’ambito, la comunità italiana partecipa attivamente allo sviluppo di spettrografi ad alta risoluzione di nuova generazione su telescopi da Terra. Dopo aver costruito direttamente lo spettrografo X-Shooter per uno dei telescopi da 8 metri del VLT, è ora in fase realizzativa ESPRESSO, che invece utilizzerà simultaneamente la luce proveniente da tutti e quattro i telescopi. ESPRESSO rappresenta il precursore e test-bench per CODEX, uno degli strumenti di prima generazione del futuro European Extremely Large Telescope (EELT) che punta a misurare direttamente l’espansione differenziale dell’Universo attraverso misure di posizione di righe spettrali ad altissima precisione. Per le ricerche dallo spazio dei barioni mancanti, invece, rimane importante la partecipazione al progetto IXO, il satellite per astronomia X sviluppato da una collaborazione ESA-NASA-JAXA.
