18 Giu 2021 La Galassia Trasparente Senza Materia Oscura
Questo gigantesco insieme di brillantini cosmici, composto da stelle tanto sparse da far intravedere le galassie alle sue spalle, è in realtà uno degli oggetti più enigmatici del cosmo. Nuove osservazioni del telescopio Hubble confermano la sua natura di galassia ultra-diffusa, praticamente priva di materia oscura
L’esistenza di galassie carenti di materia oscura, la misteriosa e invisibile sostanza che tipicamente predomina nella composizione delle galassie, è del tutto sorprendente e sfida le teorie attuali sulla formazione delle galassie. Si ritiene, in effetti, che le galassie si formino a partire da aloni concentrati di materia oscura, che via via attraggono gravitazionalmente materia ordinaria. Non abbiamo attualmente teorie a disposizione in grado di spiegare la formazione di una galassia come questa. Il team guidato da Pieter van Dokkum della Yale University a New Haven, Connecticut, ha scoperto per la prima volta questa caratteristica insolita nella galassia nel 2018. Dopo essersi destreggiati tra reazioni di scetticismo alternate a lodi da parte della comunità scientifica, i ricercatori hanno deciso di proseguire nel loro studio della galassia NGC 1052-DF2 (DF2 in breve), osservandola più accuratamente con il telescopio Hubble.
Determinare la quantità di materia oscura della galassia richiede accurate misurazioni della sua distanza dalla Terra. Se DF2 è davvero lontana da noi quanto stimato dal team nel 2018, il suo contenuto in materia oscura deve essere una piccola percentuale. La conclusione del team si era basata sui moti delle stelle all’interno della galassia: le loro velocita sono influenzate dall’azione della gravità. I ricercatori avevano scoperto che il numero osservato di stelle rendeva conto della massa totale della galassia e che quindi non c’era spazio per la materia oscura. Tuttavia, se DF2 fosse più vicina alla Terra di quanto precedentemente stimato dal team, dovrebbe essere intrinsecamente più debole e meno massiccia, pertanto ci sarebbe bisogno della presenza della materia oscura per tenere in conto gli effetti osservati della massa totale.
Secondo i ricercatori, le nuove osservazioni di Hubble confermano che DF2 è persino più lontana di quanto stimato originariamente dal team (65 milioni di anni luce). La nuova distanza ricavata è pari a 72 milioni di anni luce, al contrario di quanto riportato da studi di altri team di scienziati, che ponevano la galassia a soli 42 milioni di anni luce da noi. Per ottenere questo risultato, i ricercatori hanno osservato alla periferia della galassia stelle giganti rosse invecchiate, che raggiungono lo stesso picco di luminosità durante la loro evoluzione. Gli astronomi possono utilizzare la luminosità intrinseca delle stelle per calcolare vaste distanze intergalattiche, utilizzandole come “candele di riferimento”.
I nuovi dati rafforzano l’ipotesi iniziale che la galassia sia carente di materia oscura. Pertanto il mistero persiste. DF2 è più grande della Via Lattea, ma contiene circa 250 volte meno stelle, pertanto è stata classificata come galassia ultra-diffusa. Nonostante la sua notevole estensione, la luminosità di una galassia ultra-diffusa è bassa: le poche stelle sparse forniscono all’oggetto un aspetto spettrale. È una galassia con densità stellare estremamente ridotta, che non presenta una regione centrale, nè bracci a spirale o un disco. Secondo il team la galassia contiene un quattrocentesimo della quantità di materia oscura attesa. Il meccanismo di formazione di questo oggetto rimane ancora inspiegabile.
Conosciamo un’altra galassia carente di materia oscura, NGC 1052-DF4 (DF4 in breve), ma in quel caso alcuni astronomi ritengono che la materia oscura sia stata strappata via dalla galassia a causa di interazioni gravitazionali con un’altra galassia. I ricercatori ipotizzano che DF2 e DF4 siano parte di un insieme di galassie. Tuttavia, le nuove osservazioni hanno dimostrato che i due oggetti sono distanti tra loro 6,5 milioni di anni luce, un valore maggiore del previsto. Sembra che DF2 si sia allontanata dal raggruppamento e che si trovi isolata nello spazio.
Entrambe le galassie sono state scoperte dal Dragonfly Telephoto Array dell’Osservatorio New Mexico Skies. Anche se sembra controintuitivo, l’esistenza di una galassia priva di materia oscura contraddice le teorie che tentano di spiegare l’Universo senza la presenza di materia oscura. La scoperta di NGC 1052-DF2 dimostra che la materia oscura è in qualche modo separabile dalle galassie. Questo si può spiegare solo se la materia oscura è legata alla materia normale da null’altro che la gravità.
CREDITS: NASA, ESA, STScI, Zili Shen (Yale), Pieter van Dokkum (Yale), Shany Danieli (IAS)
IMAGE PROCESSING: Alyssa Pagan (STScI)
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2021/news-2021-025
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