La materia oscura ancora protagonista nascosta dell’evoluzione e delle proprietà delle galassie. Uno studio condotto dalla ricercatrice Laura Scholz dell’Istituto di Astrofisica delle Canarie (IAC) trova, per la prima volta, prove osservative che l’evoluzione e le proprietà delle galassie non sono condizionate solo dalla massa delle stelle che contengono, ma anche dall’effetto degli aloni di materia oscura che le circondano. I risultati sono pubblicati sulla rivista Nature Astronomy.
La materia oscura costituisce circa l’85% della materia nell’Universo. Mentre la materia ordinaria assorbe, riflette ed emette luce, la materia oscura non può essere vista direttamente, rendendola difficile da rilevare. La sua esistenza è dedotta dai suoi effetti gravitazionali sulla materia visibile, che forma stelle, pianeti e altri oggetti nel cosmo.
Le galassie sono composte da questi due tipi di materia. La materia oscura è distribuita in aloni, che sono strutture gigantesche intorno alle galassie, mentre la materia ordinaria è più presente nelle regioni centrali dove si trova la maggior parte delle stelle.
Tradizionalmente, gli studi osservativi sull’evoluzione delle galassie si sono concentrati sul ruolo della materia ordinaria, nonostante sia una quantità relativamente piccola della massa di una galassia. Per decenni, ci sono state previsioni teoriche sull’effetto che la materia oscura avrebbe avuto sull’evoluzione delle galassie. Tuttavia, nonostante i numerosi sforzi, ad oggi non c’è un chiaro consenso scientifico.
I risultati dell’Istituto Astronomico delle Canarie (IAC)
Ora, la ricerca guidata da un team dell’IAC è riuscita a confermare, per la prima volta attraverso metodi osservativi, l’effetto della materia oscura sull’evoluzione delle galassie. “La materia oscura ha un’ovvia influenza sulle galassie, perché possiamo misurarla, ma è l’effetto sull’evoluzione delle galassie che abbiamo trovato; è qualcosa che era stato postulato, anche se non avevamo gli strumenti per studiarlo osservativamente“, spiega Laura Scholz Díaz, ricercatrice pre-dottorato presso l’IAC e prima autrice dell’articolo.
Per studiare l’effetto della materia oscura, il team si è concentrato sulla differenza tra la massa stellare di una galassia e quella che può essere dedotta dalla sua rotazione, chiamata massa dinamica totale. La ricerca ha rivelato che l’età, il contenuto di metalli, la morfologia, il momento angolare e il tasso di formazione stellare delle galassie dipendono non solo dalla massa delle loro stelle, ma anche dalla massa totale, e questo deve incorporare una componente di materia oscura che si adatti alle stime della massa dell’alone.
“Abbiamo visto che nelle galassie di uguale massa stellare, le loro popolazioni stellari si comportano in modo diverso a seconda che il loro alone abbia più o meno materia oscura, cioè che l’evoluzione di una galassia, dalla sua formazione ad oggi, è modulata dall’alone di materia oscura in cui è contenuta; se c’è un alone più o meno massiccio, l’evoluzione della galassia sarà diversa nel tempo, e questo si riflette nelle proprietà delle stelle che la abitano“, aggiunge Ignacio Martín Navarro, ricercatore IAC e coautore dello studio.
Le previsioni future
In futuro, il team prevede di effettuare misurazioni delle popolazioni stellari a diverse distanze dal centro galattico e verificare se questa dipendenza tra l’alone di materia oscura e le proprietà delle sue stelle si mantiene in tutto il suo raggio. Un prossimo passo nella ricerca ci permetterà di studiare la relazione tra gli aloni di materia oscura e la struttura su larga scala dell’Universo.
“Questi aloni di materia oscura non sono creati da soli, ma sono collegati da filamenti che fanno parte della struttura su larga scala chiamata rete cosmica“, ha detto Scholz. “Sembra che la massa degli aloni stia modulando le proprietà delle galassie, ma potrebbe essere il risultato della posizione che gli aloni occupano all’interno della rete cosmica. Nei prossimi anni vogliamo vedere l’effetto di questa struttura su larga scala nel contesto di ciò che stiamo studiando“, afferma la ricercatrice.
Questo studio si è concentrato su 260 galassie nella survey CALIFA (Calar Alto Legacy Integral Field Area), un progetto internazionale a cui l’IAC partecipa attivamente sotto il coordinamento di Jesús Falcón Barroso, anche co-autore dell’articolo. “Questa survey fornisce informazioni spettrali e copre una regione spaziale senza precedenti delle galassie“, afferma il ricercatore.
Conclusioni
La notizia è stata pubblicata il 21 febbraio 2024. La sua straordinarietà consiste nell’avvicinamento ad una comprensione sempre più precisa di un aspetto del nostro Universo che finora sfugge alla nostra conoscenza.
L’interazione tra la materia oscura e quella ordinaria ancora nasconde molte risposte, ma i risultati di questa ricerca, i continui dati scientifici inviati quotidianamente dal telescopio spaziale James Webb, cominciano a riempire un mosaico che finora non ha una configurazione chiara, ma che comunque inizia a delinearsi, seppure grossolanamente, un profilo che porterà a conoscenze avanzatissime.
Soprattutto, queste ricerche ed i relativi risultati dovranno colmare tutti quei quesiti che, come abbiamo già detto in precedenti articoli, si sono evidenziati dalle informazioni ricevute dai diversi telescopi spaziali.
Sicuramente ne vedremo delle belle ed anche in tempi relativamente brevi.