Rientra il mistero delle galassie diffuse senza materia oscura
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Nuove e più complete osservazioni fanno rientrare il caso scoppiato su Nature a marzo 2018 relativamente a galassie apparentemente priva di materia oscura. Il modello è per adesso ancora salvo.


Fonte Ignacio Trujillo et al. A distance of 13 Mpc resolves the claimed anomalies of the galaxy lacking dark matter, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2019)


Galassie prive di materia oscura, una spiegazione. Crediti Instituto de Astrofisica de Canarias
Galassie prive di materia oscura, una spiegazione. Crediti Instituto de Astrofisica de Canarias

Un team di ricercatori dell'Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) ha chiarito uno dei misteri nel campo dell'astrofisica extragalattica, quello delle galassie prive di materia oscura .

Si tratta di oggetti che secondo la attuale e condivisa teoria di formazione galattica non potrebbero esistere visto che il ruolo della materia oscura è fondamentale nel collasso del gas alla base del processo. Nonostante questo uno studio del 2018 apparso su Nature ha annunciato la presenza di una galassia di questo tipo, la galassia NGC 1052-DF2 (Nature, marzo 2018), bissata poi dalla NGC1052-DF4 a marzo 2019.

Sulla base di nuove e complete osservazioni, i ricercatori hanno rivisto gli indicatori di distanza dell'oggetto dal momento che tutti sembravano portare a valori anomali. Tramite cinque metodi indipendenti di stima delle distanze, il risultato ha portato alla conclusione per la quale la galassia DF2 è molto più vicina di quanto non sia stato ritenuto finora. Non più 64 milioni di anni luce di distanza ma "appena" 42. Sulla scia di questa nuova distanza ogni altro parametro diviene più "normale" tanto da coincidere con i parametri di galassie simili per caratteristiche. 

Tra questi, la massa : la nuova stima parla della metà di quanto ipotizzato nello studio del 2018, con massa stellare a coprire appena un quarto del dato dello scorso anno. Una significativa parte di materia risulta, quindi, composta di materia oscura.

Da un eccesso all'altro

Una conferma alla materia oscura nel cuore delle galassie viene anche da Markarian 1216. Anzi, ad essere precisi questa galassia, isolata da miliardi di anni, possiede una quantità di materia oscura superiore alle attese. Le sue stelle hanno una età che le riporta a un universo di circa 2 miliardi di anni, anche meno, ma a differenziare questa galassia dall'evoluzione tipica è proprio la quantità di materia oscura. Si tratta di una galassia ellittica molto densa nelle regioni centrali, discendente delle galassie nate circa un miliardo di anni dopo il Big Bang . Contrariamente a tantissime altre galassie "normali", la sua crescita è rimasta bloccata per dieci miliardi di anni. Se questo è vero, allora la materia oscura deve essere concentrata quasi esclusivamente verso il centro e per dimostrare questa teoria sono stati usati i sensori di Chandra X-ray Observatory per osservare luminosità e temperatura del gas caldo a diverse distanze dal centro, in modo da pesare la quantità di materia oscura stessa. Il risultato parla di una storia evolutiva molto particolare: tutte le stelle e la materia oscura sono state assemblate all'inizio, con un sostanziale stallo negli ultimi dieci miliardi di anni.

La galassia Markarian 1216. A sinistra i dati di Chandra, a destra quelli ottici di Hubble. Crediti NASA/CXC/D.Buote
La galassia Markarian 1216. A sinistra i dati di Chandra, a destra quelli ottici di Hubble. Crediti NASA/CXC/D.Buote

Un alone di materia oscura dovrebbe essersi formato intorno al centro di Mrk 1216 tra 3 e 4 miliardi di anni dopo il Big Bang dando vita ai "noccioli rossi" tipici delle galassie ellittiche. A differenza della normalità, però, la crescita di questa galassia è terminata qui. Il buco nero centrale è stimato in meno di 4 miliardi di masse solari, il che potrebbe sembrare molto ma in realtà non si tratta di una misura insolita per galassie di questo tipo. Intorno al buco nero ci sono tracce di cavità nel gas caldo, segno dell'attività del buco nero, ma su questo aspetto ci sarà da indagare maggiormente. Confrontando i dati con la gravità Newtoniana, i risultati mostrano come per spiegare i moti occorra una quantità di materia oscura eccezionalmente grande (David A. Buote et al. "The Extremely High Dark Matter Halo Concentration of the Relic Compact Elliptical Galaxy Mrk 1216The Astrophysical Journal - 2019).