I superclusters di galassie, formati dall’aggregazione di clusters di galassie, sono tra le più grandi strutture dell’universo e arrivano a contenere migliaia di galassie e ad estendersi su scale dell’ordine delle centinaia di milioni di anni luce. Essi sono uniti da filamenti di galassie in una complessa geometria che prende il nome di “Cosmic Web” e che è stata dimostrata essere frattale fino a lunghezze dell’ordine di decine di milioni di anni luce. Studiare le proprietà statistiche di queste formazioni è quindi cruciale per comprendere le caratteristiche della distribuzione della materia nell’universo a grandi scale.
Lungo questa linea di ricerca Giordano De Marzo, dottorando del CREF, Francesco Sylos Labini, direttore di ricerca del CREF e Luciano Pietronero, presidente del CREF, hanno recentemente concluso un’analisi sulla distribuzione dei superclusters di galassie sfruttando la legge di Zipf e la sua versione generalizzata di Zipf-Mandelbrot. L’articolo, dal titolo “Zipf’s law for cosmic structures: how large are the greateststructures in the universe?’’ è stato accettato dalla prestigiosa rivista Astronomy and Astrophysics ed è già disponibile su arXiv.
Confrontando numerosi cataloghi e differenti definizioni della dimensione dei superclusters hanno scoperto che i superclusters seguono la legge di Zipf senza deviazioni, a differenza dei clusters che mostrano invece forti deviazioni da tale legge di scaling.
Questo risultato ha notevoli risvolti circa le proprietà della distribuzione di materia nell’universo. Ad esempio, esso implica che tale distribuzione non è automediante sulle scale tipiche dei superclusters e di conseguenza regioni diverse dell’universo sono caratterizzate da proprietà statistiche notevolmente diverse. Inoltre, l’assenza di deviazioni dalla legge di Zipf permette di affermare che il supercluster più grande contenuto nei cataloghi analizzati non è un buon stimatore del massimo teorico, cioè del più grande supercluster possibile. Ne segue che osservazioni future identificheranno, con molta probabilità, strutture più grandi rispetto a quelle osservate fino ad oggi.
Infine, l’assenza di una chiara scala oltre la quale non è più possibile trovare superclusters e la violazione della proprietà di automedia suggeriscono che i dati ad oggi disponibili non sono sufficienti per individuare un eventuale crossover tra comportamento frattale e distribuzione omogenea di materia. Questa evidenza apre nuove domande circa le effettive proprietà statistiche della materia nell’universo e i meccanismi di formazione dei supercluster di galassie.