Lo studio sull’ingrediente segreto della materia oscura è stato pubblicato su Science.
L’elemento mancante
Esisterebbe un ingrediente segreto della materia oscura. Lo suggeriscono i dati del telescopio spaziale Hubble e dell’Osservatorio Australe Europeo in Chile. Gli astronomi hanno interpretato i dati ricevuti scoprendo che nella nostra “ricetta” per la materia oscura manca un elemento. In parole più semplici, c’è una discrepanza tra i modelli teorici attuali sulla distribuzione della materia oscura e l’effettiva distribuzione di materia. Questa speciale componente di materia non emette, assorbe o riflette la luce. Infatti, la conosciamo soltanto attraverso la sua presa gravitazionale sulla materia visibile. Uno dei modi di rilevarla è sfruttare la sua lente gravitazionale per osservare come distorce la luce e lo spazio che la circonda. Però, i dati di Hubble rivelano che piccole concentrazioni di materia oscura negli agglomerati di galassie creano distorsioni lenticolari dieci volti più potenti del previsto.
Le più grandi strutture dell’Universo
Gli agglomerati di galassie, o cluster, sono le più grosse strutture dell’universo. Sono composti di galassie individuali e racchiuderebbero la maggior quantità di materia oscura. In effetti, la materia oscura sarebbe proprio il collante che tiene unite le galassie dei cluster grazie alla potentissima attrazione gravitazionale. A loro volta ogni galassia individuale avrebbe la sua quantità di materia oscura, che sarebbe distribuita così su larga scala e su scala limitata. “Sono i laboratori ideali per capire se le simulazioni al computer dell’universo riproducono fedelmente ciò che capiamo della materia oscura e del suo interagire con la luce” afferma Massimo Meneghetti dell’Istituto Nazionale di AstroFisica (INAF), autore principale dello studio. “Per questo abbiamo fatto attenzione nel comparare dati e simulazioni, scoprendo conseguentemente la discrepanza”. A detta di Meneghetti “Una delle origini possibile per la discrepanza è la mancanza di un elemento fisico preciso all’interno delle simulazioni”.
Un mistero molto oscuro
Le frecce arancioni indicano la posizione apparente della galassia distante. Le frecce bianche il reale percorso della luce
Secondo il team esiste un ingrediente segreto della materia oscura che non riusciamo a vedere. ” C’è una peculiarità dell’universo reale che semplicemente non stiamo captando e inserendo nei nostri modelli teorici” spiega Priyamvada Natarajan, teorica e co-autrice dello studio. “Significherebbe che c’è un buco tra le nostre conoscenze sulla materia oscura e le sue effettive proprietà. Questi dati meravigliosi ci hanno permesso di scoprirlo osservando la distribuzione della materia oscura su piccola scala”. Quando osserviamo la “lente” gravitazionale possiamo mappare la presenza della materia oscura. La luce si piega e distorce in presenza della forte gravità della materia oscura, ingrandendola e moltiplicando l’immagine delle galassie. Più è alta la distorsione, più materia oscura è presente
Vedere per credere
Le immagini crisp di Hubble e la spettrografia del Telescopio VLT hanno permesso al team di ricerca di produrre una mappa affidabile della distribuzione di materia oscura. L’hanno fatto identificato le galassie la cui luce passa per una lente gravitazionale. I tre cluster presi in esame sono MACS J1206.2-0847, MACS J0416.1-2403, and Abell S1063. Per la sorpresa degli scienziati, in tutti e tre i cluster erano presenti effetti lenticolari interni alle singole galassie membro. In aggiunta, ogni zona di materia oscura interna alle galassie individuali potenzia l’effetto lenticolare dell’intero cluster.
In seguito i ricercatori hanno definito i risultati con spettrografie aggiunte osservando la velocità delle stelle in orbita dentro numerose galassie dei cluster. “Secondo i nostri studi spettroscopici abbiamo individuato i cluster e associato ognuno a una galassia. Inoltre abbiamo quantificato le loro distanze” aggiunge Piero Rosati dell’Università di Ferrara. Pietro Bergamini dell’INAF ci ricorda invece che “la velocità delle stelle ci da un’ottima stima della massa di ogni galassia, materia oscura inclusa”.
Verso la mappa universale
Il team di ricerca ha comparato le mappe sulla materia oscura con campioni di cluster galattici simulati di massa simile, posti a circa la medesima distanza dei cluster osservati. I cluster nella simulazione computerizzata non hanno mostrato gli stessi livelli di concentrazione di materia oscura in piccola scala, quindi nella scala associata alle concentrazioni più piccole delle galassie individuali nell’universo intero. I ricercatori mirano a continuare il progetto stressando e riformulando il modello standard della materia oscura così da rivelarne totalmente la natura e i meccanismi. Infatti, il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA si occuperà di studiare tantissime altri cluster e lenti gravitazionali, incrementando esponenzialmente il numero di dati a disposizione sulla materia oscura.
Daniele Tolu