Quali sono gli oggetti più grandi dell’Universo?

Lo spazio è vasto. Immaginare quanto sia vasto l’Universo può essere a volte sbalorditivo, anche per alcuni degli oggetti più modesti. Ce ne sono alcuni veramente enormi, ma quali sono i più grandi dei grandi?

Negli ultimi anni sono stati scoperti migliaia di potenziali esopianeti. I più grandi sono giganti gassosi simili a Giove, come HAT-P-32b in Andromeda. Il suo raggio è circa il doppio di quello di Giove, ma la sua massa è leggermente inferiore.

“HAT-P-32b è un Giove caldo, un tipo di pianeta gassoso gigante ravvicinato”, dice Ming Zhao, un ricercatore associato nel Dipartimento di Astronomia e Astrofisica della Pennsylvania State University.

Il pianeta orbita solo a 0. 034 AU dalla sua stella ospite.034 AU dalla sua stella ospite, un decimo del raggio di Mercurio.

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“Sperimenta un’irradiazione rovente e ha una temperatura di quasi 1.800ºC. Questo gonfia le sue dimensioni.”

Quando alziamo la scala di una tacca e guardiamo le stelle più grandi, ci sono diversi contendenti. L’ipergigante UY Scuti si pensa che misuri oltre 1700 volte il raggio del Sole, ma c’è una grande variazione poiché la stella cresce e si restringe in un ciclo di 740 giorni.

NML Cygni non è molto lontana, con 1.642 raggi solari, le sue enormi dimensioni sono causate dalle 50 masse terrestri di gas che perde ogni anno e che creano un sudario intorno ad essa, facendola diventare enorme. Varia in una finestra di 940 giorni.

Qualunque sia il vero protagonista, è improbabile che vi rimanga a lungo. Queste stelle sono nelle ultime fasi della loro vita e hanno al massimo qualche milione di anni prima di andare in supernova, lasciando dietro di sé una gloriosa nebulosa.

Queste collezioni di gas e polvere si possono trovare in tutta la nostra Galassia, anche se la più grande che conosciamo si trova oltre, a 160.000 anni luce nella Grande Nube di Magellano.

La Nebulosa Tarantola è un’enorme regione HII di 600 anni luce. Se si scambiasse di posto con la molto più vicina Nebulosa di Orione, coprirebbe la stessa area del cielo di 60 lune piene e sarebbe abbastanza luminosa da proiettare ombre.

La nebulosa ospita il super ammasso stellare R136, sede di alcune delle stelle più massicce e più luminose conosciute, che causano questa gloriosa nebulosa.

Tuttavia, quando guardiamo i più grandi partecipanti alla prossima tacca della scala delle dimensioni cosmiche, le galassie, è improbabile che abbiano nebulose impressionanti.

Le galassie più grandi sono ellittiche, enormi collezioni di stelle che si formano quando due o più galassie più piccole si scontrano e si fondono insieme, eliminando tutto il gas e la polvere nel processo.

La più grande galassia ellittica conosciuta è IC 1101 nella Vergine. Con i suoi 5,8 milioni di anni luce di diametro, è oltre 50 volte il diametro della Via Lattea.

Composta da 100 trilioni di stelle, non solo travolgerebbe la Via Lattea, ma comprenderebbe anche la Galassia di Andromeda e gran parte del Gruppo Locale.

Anche se le galassie sono le cose più grandi che si possono guardare con un telescopio e riconoscere, ci sono strutture ancora più grandi. Le galassie si raggruppano in ammassi, e il più estremo attualmente conosciuto è El Gordo o “il grasso”.

“Nel corso della vita dell’Universo, gli ammassi di galassie crescono. El Gordo risale a un’epoca in cui l’Universo aveva la metà dell’età attuale, ma per il suo tempo è il più estremo”, dice il professor Jack Hughes della Rutgers University.

Mentre la bestia di un ammasso è così grande che è difficile stimarne le dimensioni, si pensa che abbia un diametro di 10-30 milioni di anni luce.

“Se si guarda a ciò che ci aspettiamo che sia la massa degli ammassi a quella distanza, El Gordo è vicino al limite di ciò che ci aspetteremmo di trovare in tutto il cielo: un oggetto unico nell’Universo”, dice Hughes.

Poiché si trova a oltre 8 miliardi di anni luce, lo stiamo guardando come era 8 miliardi di anni fa. Anche se gli ammassi che vediamo nell’Universo vicino sono più grandi, dopo diversi miliardi di anni di evoluzione El Gordo sarà cresciuto fino a diventare un enorme colosso.

Ma anche questi ammassi di galassie non sono le cose più grandi dell’Universo.

I superammassi, formati da diversi ammassi di galassie, sono i più grandi oggetti legati gravitazionalmente di cui siamo a conoscenza.

Il superammasso di Shapley è ritenuto il più grande con circa 650 milioni di anni luce, mentre il superammasso di Laniakea (che contiene la Via Lattea e quindi noi) non è molto lontano con 520 milioni di anni luce.

Questi sono gli oggetti più grandi che conosciamo attualmente. Ma Shapley e Laniakea si stanno avvicinando. Stanno diventando parte di una struttura ancora più grande?

Si pensa che la Rete Cosmica sia una grande rete di ammassi, collegata con filamenti di materia oscura e con galassie disseminate ovunque.

Questi filamenti formano pareti gigantesche: la Grande Muraglia Ercole-Corona Boreale, per esempio, misura tra i sei e i 18 miliardi di anni luce di lunghezza.

È così grande che si pensa che spinga i limiti di quanto qualcosa possa essere grande, infrangendo il limite di dimensione cosmica o principio cosmologico.

“Il principio cosmologico significa che su scale molto grandi l’Universo ha lo stesso aspetto in ogni luogo, e ha la stessa densità in tutte le direzioni”, dice Peter Coles, capo della Scuola di Scienze Matematiche e Fisiche dell’Università del Sussex.

“Il problema è: cosa intendiamo per ‘scale significativamente grandi’?2 miliardi di anni luce, ma sono stati trovati diversi oggetti che si dice infrangano questo limite, come un gruppo di 10 galassie gamma-ray burst che si estendono per oltre cinque miliardi di anni luce.

Ma qualcosa del genere può davvero essere chiamato struttura?

“Si può avere una struttura che non è fortemente legata gravitazionalmente, come un lungo filamento di galassie”, dice Coles. “Potrebbe essere lunga diverse centinaia di milioni di anni luce, ma in realtà l’effetto che ha sullo spazio-tempo è molto piccolo.

Per quanto vaste siano queste strutture, potrebbero essercene altre più grandi non ancora scoperte nelle profondità del nostro Universo.

Possiamo vedere solo una piccola frazione di tutto quello che c’è da vedere, e senza dubbio mostri ancora più grandi sono in agguato nelle profondità della nostra Galassia e oltre.

Spingendo i limiti

Per tutti i titani che abbiamo trovato nel nostro Universo, potrebbe esserci un mostro più grande là fuori? I limiti del diametro fisico possono essere difficili da stabilire, dato che la massa, la temperatura, la composizione e l’età giocano tutti sulla loro dimensione. Tuttavia, le loro masse sono molto più vincolate.

Per un pianeta il limite è una questione di definizione: quando un grande pianeta diventa una piccola stella?

“Il confine di massa tra un gigante gassoso e una nana bruna è di circa 13 masse di Giove. Al di sotto di questo limite un oggetto non sarebbe abbastanza caldo da bruciare il deuterio, che è il punto in cui diventa una stella”, dice Ming Zhao.

Similmente per le stelle, c’è un punto in cui la loro massa può diventare troppo grande. Le stelle bilanciano la gravità che schiaccia all’interno e la pressione verso l’esterno prodotta durante la fusione.

Questo equilibrio è stabile fino a circa 150 masse solari nell’Universo attuale.

Ma ci sono alcune stelle che infrangono questo limite, come R136a1, che pesa 256 masse solari. I ricercatori non sono sicuri di come questo sia possibile, ma la teoria attuale è che la stella non si sia formata in questo modo.

Invece, due stelle si sono fuse insieme. Più grande è una stella, più breve è la sua vita, tuttavia, e tra non molto questa stella esploderà in una spettacolare supernova.

Nascosto nel buio

Mentre ci sono strutture enormi da vedere nell’Universo, alcune delle più grandi sono invisibili.

Se si guarda all’interno del nostro sistema solare, l’oggetto più grande è il Sole, ma la sua influenza si sente ben oltre la sua superficie.

Oltre a tenere sotto controllo i pianeti con la gravità, il Sole ha un enorme campo magnetico, così grande che le sonde Voyager hanno raggiunto il suo bordo solo dopo 35 anni di viaggio.

Su scale più grandi, le galassie sono molto più grandi di quanto appaiono ai nostri occhi. Si ritiene che il 95% della Via Lattea sia fatto di materia oscura invisibile, che si estende in una grande massa nota come alone.

Esattamente quanto si estendono questi aloni è impossibile da misurare, e sappiamo della loro presenza solo dal modo in cui le galassie ruotano.

Ma una delle più grandi strutture là fuori non è materia oscura, e nemmeno luminosa. È fatta di niente.

Quando il satellite Planck ha confermato la presenza di una zona fredda nella radiazione cosmica di fondo a microonde, i ricercatori hanno capito di aver trovato un gigantesco vuoto, il supervuoto di Eridanus, una delle più grandi strutture dell’Universo osservabile.

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Elizabeth Pearson è redattrice di BBC Sky at Night Magazine. Questo articolo è apparso originariamente nel numero di gennaio 2016 di BBC Sky at Night Magazine.