Materia oscura, vacilla la teoria cosmologica standard

Galassia nana della Fornace, composta dal 99% di materia oscura

Cambridge, MA – Come tutte le galassie, la nostra Via Lattea è la patria di una strana sostanza chiamata materia oscura. La materia oscura è invisibile, e possiamo accorgerci della sua presenza solo attraverso l’effetto gravitazionale che esercita sull’altra materia. Senza materia oscura che le tiene insieme, le stelle  della nostra galassia si allontanerebbero velocemente in tutte le direzioni. La natura della materia oscura è un mistero – un mistero che un nuovo studio di ricercatori di Harvard ha solo approfondito.

“Dopo aver completato questo studio, sappiamo meno sulla materia oscura di quanto sapevamo prima”, ha detto l’autore Matt Walker, fisico presso l’Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Il modello cosmologico standard descrive un universo dominato da energia oscura e materia oscura. La maggior parte degli astronomi suppone che la materia oscura è costituita da particelle esotiche “fredde” (cioè che si muovono lentamente) che si aggregano insieme gravitazionalmente. Nel corso del tempo questi ammassi di materia oscura crescono e attraggono la materia normale, formando le galassie che vediamo oggi.

I cosmologi utilizzano potenti computer per simulare questo processo, e lLe loro simulazioni mostrano che la materia oscura dovrebbe essere più densa nei centri galattici. Invece, nuove misurazioni di due galassie nane mostrano che essi contengono una distribuzione uniforme di materia oscura. Ciò suggerisce che il modello cosmologico standard potrebbe essere errato.

“Le nostre misurazioni contraddicono una previsione di base dell’attuale teoria sulla struttura della materia oscura fredda nelle galassie nane. A meno che o fino a quando i teorici possono modificare questa previsione, la materia oscura fredda è in contraddizione con i nostri dati osservazionali”, ha dichiarato Walker.

Le galassie nane sono composte da un massimo del 99 per cento di materia oscura e solo l’uno per cento di materia normale, come le stelle e i pianeti. Questa disparità rende le galassie nane soggetti di studio ideali per gli astronomi che cercano di capire questa sfuggente forma di metaria.

Walker e il suo co-autore Jorge Peñarrubia (Università di Cambridge, UK) hanno analizzato la distribuzione di materia oscura in due galassie nane vicine alla Via Lattea: la galassia della Fornace e quella irregolare dello Scultore. Queste galassie possiedono da 1 a 10 milioni di stelle, rispetto ai circa 400 miliardi nella nostra galassia, ed il team ha misurato la velocità e la composizione chimica di base di 1500-2500 stelle che vi si trovano.

“Le stelle di una galassia nana sono come uno sciame di api in un alveare, piuttosto che muoversi attorno al centro galattico in orbite circolari come fanno le stelle di una galassia a spirale”, ha spiegato Peñarrubia. “Questo rende molto più difficile determinare la distribuzione della materia oscura.”

I loro dati hanno mostrato che in entrambi i casi, la materia oscura è distribuita uniformemente su una regione relativamente grande, diverse centinaia di anni luce. Questo contraddice la previsione che la densità di materia oscura dovrebbe aumentare bruscamente verso il centro di queste galassie.

“Se una galassia nana fosse una pesca, il modello cosmologico standard dice che dovremmo trovare un nocciolo formato di materia oscura al suo interno. Ma purtroppo [per la teoria] le prime due galassie nane che abbiamo studiato sembrano pesche senza nocciolo”, ha detto Peñarrubia.

Alcuni studiosi hanno suggerito che le interazioni tra la materia ordinaria e quella oscura potrebbero favorire la diffusione di quest’ultima, ma anche qui le simulazioni dello studio non indicano questo  nel caso specifico di queste due galassie nane. Le nuove misure implicano o che la materia normale influenza quella oscura più del previsto, oppure che la materia oscura non è “fredda” come prima pensato. Il team spera di verificare quale sia l’ipotesi corretta andando a guardare altre galassie nane, e questa volta quelle con una percentuale ancora maggiore di materia oscura.

Lo studio è stato accettato per la pubblicazione sulla rivista The Astrophysical Journal ed è disponibile online.