23 Apr 2018 Il Mistero della Materia Mancante
Utilizzando il telescopio spaziale XMM-Newton dell’ESA gli astronomi hanno osservato gli aloni di gas caldo attorno ad alcune galassie per individuare il luogo in cui potrebbe nascondersi la materia ordinaria che, in base alle previsioni teoriche, risulta mancante nelle galassie stesse.
La materia nell’Universo esiste sotto forma di materia ordinaria o barionica, quella che conosciamo e osserviamo, e materia oscura invisibile, presente in quantità molto superiori. Curiosamente gli scienziati, studiando galassie nell’Universo locale, hanno scoperto che la quantità di materia barionica osservata non coincide con quella prevista teoricamente: la Via Lattea ad esempio conterrebbe meno della metà della materia prevista dai modelli. Infatti la quantità di materia normale osservata nell’Universo distante e quella presente nel vicino Universo non coincidono. Questa questione della materia barionica mancante “è un mistero da lungo tempo e gli scienziati hanno speso molte energie alla ricerca della materia perduta”, afferma Jiangtao Li dell’University of Michigan, USA, a guida dello studio.
“È importante risolvere questo mistero, dal momento che è una delle questioni più incerte dei nostri modelli relativi al giovane Universo e alla formazione delle galassie”. I ricercatori ritengono che la materia perduta, piuttosto che trovarsi nella massa principale delle galassie, possa risiedere all’interno di una regione di gas caldo che si estende nello spazio per formare un alone attorno alle galassie stesse. Questi caldi aloni sferici sono già stati individuati, ma la regione è così debole che è difficile osservarla in dettaglio: l’emissione di raggi X può diventare indistinguibile dalla radiazione di fondo.
Il team si è proposto di misurare il gas caldo fino a distanze maggiori utilizzando il telescopio a raggi X XMM-Newton, osservando sei galassie a spirale simili e combinando i dati per creare nel modello un’unica galassia più semplice da studiare. “Facendo in questo modo, il segnale della galassia diventa più forte e l’emissione di radiazione X di fondo è meno invasiva”, spiega Joel Bregman, uno degli autori. “Siamo riusciti a vedere l’emissione di raggi X fino a 3 volte più lontano rispetto all’osservazione di una sola galassia, il che rende le nostre estrapolazioni più accurate e affidabili”.
I risultati hanno dimostrato che l’alone attorno alle galassie osservate non può contenere tutta la materia mancante all’appello. Nonostante le osservazioni abbiano riguardato una regione fino a 30 volte il raggio della Via Lattea, quasi tre quarti della materia prevista rimane non individuabile. Le teorie principali proposte per spiegare dove potrebbe annidarsi la materia perduta sono due: potrebbe essere immagazzinata in gas più caldo e più tenue o più freddo e più denso, tale da non poter essere osservato adeguatamente. Oppure all’interno di una regione di spazio non coperta dalle attuali osservazioni, o in una zona che emette radiazione X troppo debole per essere rilevata.
Un’altra alternativa potrebbe essere l’espulsione nello spazio della materia mancante, perduta dalle galassie per azione di buchi neri supermassicci o stelle esplose. Gli scienziati si propongono per il futuro di continuare a indagare alla ricerca della materia mancante, utilizzando XMM-Newton in collaborazione con altri telescopi e aggiungendo altre galassie al campione preso in considerazione.
[ Barbara Bubbi ]
L’immagine mostra l’emissione di raggi X (in viola) attorno ad un insieme di cinque galassie che sono state sovrapposte per evidenziare i dettagli nei loro aloni sferici gassosi.
Copyright ESA/XMM-Newton; J-T. Li (University of Michigan, USA); Sloan Digital Sky Survey (SDSS)
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http://m.esa.int/Our_Activities/Space_Science/Where_is_the_Universe_s_missing_matter
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