Barre galattiche a conferma della materia oscura

Uno studio pubblicato su Astrophysical Journal e realizzato da un team dell’Instituto de Astrofísica de Canarias dimostra che le barre nelle galassie ruotano molto più lentamente del previsto e lo fanno a causa della presenza della materia oscura.

Si ritiene che le galassie siano circondate da un alone di materia oscura, che domina il loro campo gravitazionale. Ma nessuno ha potuto ancora identificare di cosa sia fatta questa materia misteriosa, il che ha indotto i ricercatori a ipotizzare diversi scenari. Uno di questi, proposto venti anni fa, prevede che gli aloni di materia oscura, se presenti, dovrebbero frenare la rotazione delle barre nelle galassie.

Nelle galassie a spirale le stelle della barra di solito ruotano più velocemente rispetto ai bracci a causa della gravità. Attorno al nucleo galattico si trova il cosiddetto “circolo di corrosione”, costituito da punti equidistanti dal centro delle galassie, in cui le stelle della barra e quelle del resto del disco ruotano alla stessa velocità. Tutti questi punti formano un cerchio e la distanza tra i punti e il nucleo è il “raggio di co-rotazione”, che gli scienziati possono individuare grazie ad osservazioni.

I ricercatori hanno realizzato un metodo quantitativo per ricavare la velocità di rotazione delle barre. La teoria prevede che se il raggio di co-rotazione è localizzato ad una distanza dal centro galattico maggiore di 1,4 volte la lunghezza della barra stessa, allora la rotazione della barra effettivamente viene frenata dall’alone di materia oscura attorno alla galassia.

Non è semplice misurare il raggio di co-rotazione: durante gli scorsi decenni sono state realizzate misurazioni su qualche dozzina di galassie, e i valori misurati per il rapporto tra il raggio di co-rotazione e lunghezza della barra sono stati tutti inferiori a 1,4. Questi risultati mettevano in dubbio l’esistenza dell’alone di materia oscura. Tuttavia ora il team ha dimostrato che le strutture a barra nelle galassie in effetti stanno ruotando molto più lentamente di quanto calcolato nei precedenti studi.

Per ottenere questo risultato i ricercatori hanno applicato e sviluppato un nuovo metodo preciso per misurare il raggio di co-rotazione in oltre 100 galassie. Hanno inoltre realizzato nuove misurazioni della lunghezza della barra e in seguito hanno calcolato i rapporti. La maggior parte sono risultati inferiori a 1,4, ma il metodo ha consentito di andare più in profondità, scoprendo che molte barre, specialmente le più lunghe, stanno ruotando molto lentamente di quanto si ritenesse in precedenza.

Per trovare una spiegazione i ricercatori hanno ipotizzato che le barre si allunghino mentre rallentano la rotazione, in modo che il rapporto tra raggio di co-rotazione e lunghezza della barra non aumenta di valore nonostante l’alone di materia oscura stia rallentando davvero le barre. Realizzando modelli al computer il team ha verificato come le barre tendano a diventare più lunghe incorporando una maggior quantità di stelle dal disco.

Le precedenti simulazioni non avevano considerato questo effetto, generando controversie in merito, mentre la combinazione dei modelli del team con le osservazioni ha “salvato” la presenza della materia oscura negli aloni galattici, dimostrando che le barre effettivamente ruotano più lentamente del previsto.
[ Barbara Bubbi ]

https://phys.org/news/2017-02-evidence-favor-dark-bars-galaxies.html

Credit: Daniel López/IAC