Galassie Oscillanti Rivelano Indizi sulla Materia Oscura

Utilizzando i dati del telescopio Hubble gli astronomi hanno scoperto che le galassie più brillanti all’interno di ammassi galattici oscillano rispetto al centro di massa dell’ammasso. Questo risultato inatteso non è coerente con le previsioni dell’attuale modello standard della materia oscura.

Ulteriori indagini potrebbero fornire indizi sulla natura della materia oscura, o forse persino indicare che è all’opera una nuova fisica.

La materia oscura non può essere rilevata direttamente, ed è uno dei più grandi misteri della moderna astronomia: aloni invisibili di materia oscura racchiudono galassie e ammassi di galassie. Questi ultimi sono raggruppamenti massicci costituiti anche da migliaia di galassie immerse in caldo gas interstellare. Tali ammassi hanno nuclei molto densi, ciascuno contenente una galassia massiccia chiamata galassia d’ammasso più brillante (brightest cluster galaxy, BCG).

Il modello standard della materia oscura prevede che una volta che un ammasso di galassie sia ritornato allo stato di quiete dopo avere sperimentato la turbolenza di un evento di fusione, la BCG non si sposti dal centro dell’ammasso: viene trattenuta in quel luogo dall’enorme influenza gravitazionale della materia oscura. Ma ora un team di astronomi svizzeri, francesi e britannici ha analizzato dieci ammassi di galassie osservate con il telescopio Hubble e ha scoperto che le loro BCG non sono fisse al centro come ci si aspettava.

I dati indicano che stiano oscillando attorno al centro di massa di ogni ammasso molto tempo dopo che l’ammasso stesso è ritornato allo stato di quiete in seguito ad una fusione. In altre parole il centro delle parti visibili di ogni ammasso di galassie e il centro di massa totale dell’ammasso, incluso il suo alone di materia oscura, sono scostati di circa 40.000 anni luce.

“Abbiamo scoperto che le BCG si spostano attorno al centro dell’alone”, spiega David Harvey, a guida dello studio. “Questo indica che, piuttosto che una regione densa nel centro dell’ammasso di galassie, ci sia una densità centrale molto più bassa. Questo è un segnale sorprendente di forme esotiche di materia oscura proprio nel cuore degli ammassi di galassie”.

Lo spostamento delle galassie d’ammasso più luminose può essere analizzato soltanto quando gli ammassi di galassie studiati agiscono come lenti gravitazionali: sono così massicci da distorcere la luce di oggetti più distanti alle loro spalle. Questo effetto, chiamato lente gravitazionale forte, può essere utilizzato per mappare la presenza della materia oscura associata con l’ammasso, permettendo agli astronomi di ricavare la posizione esatta del centro di massa e quindi misurare l’offset della BCG rispetto a questo centro.

Se tale fenomeno di oscillamento non risultasse un fenomeno astrofisico sconosciuto, ma derivasse dal comportamento della materia oscura, allora potrebbe essere spiegato solo se le particelle di materia oscura potessero interagire tra di loro. Secondo gli scienziati è necessario ampliare la nostra conoscenza della fisica fondamentale per risolvere questo mistero.
[ Barbara Bubbi ]

https://www.spacetelescope.org/news/heic1718/

Nell’immagine Abell S1063, un ammasso di galassie osservato da Hubble nell’ambito del programma Frontier Fields. L’enorme massa dell’ammasso fa sì che galassie più distanti vengano amplificate e distorte, in modo da diventare abbastanza brillanti da essere osservate da Hubble.
Credit: NASA, ESA, and J. Lotz (STScI)