Galassie remote poco “oscure”
Nuove osservazioni suggeriscono che le galassie massicce con elevata attività di nascita stellare fossero dominate dalla materia barionica, o “normale”, durante l’epoca di picco della formazione galattica, 10 miliardi di anni fa.
Si tratta di un fenomeno in netto contrasto con il comportamento delle galassie attuali, in cui sembra che gli effetti della misteriosa materia oscura siano molto più rilevanti.
Questo risultato sorprendente è stato realizzato utilizzando il Very Large Telescope dell’ESO e suggerisce che la materia oscura avesse meno influenza nel giovane Universo rispetto ad oggi. I risultati sono stati presentati in quattro studi, uno dei quali pubblicato su Nature.
Siamo in grado di vedere la materia normale sotto forma di stelle luminose, gas brillante e nubi di polvere, ma la materia oscura rimane sfuggente, non emettendo nè riflettendo o assorbendo la luce, e può essere osservata solo per via dei suoi effetti gravitazionali. La sua presenza può spiegare perché le regioni esterne delle vicine galassie a spirale ruotano molto più velocemente di quanto ci si potrebbe aspettare se fosse presente solo materia normale, direttamente osservabile.
Nell’immagine confronto fra rotazione delle galassie a disco nell’Universo distante e nell’Universo locale Credit: ESO/L. Calçada
Ora un team internazionale di astronomi, guidato da Reinhard Genzel del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics a Garching, Germania, ha utilizzato gli strumenti KMOS e SINFONI del VLT per misurare la rotazione di sei galassie massicce con elevata formazione stellare nel giovane Universo, durante l’epoca di picco della formazione galattica, 10 miliardi di anni fa.
Ciò che hanno scoperto è sorprendente: diversamente dalle spirali nell’Universo odierno, le regioni esterne di queste remote galassie ruotano più lentamente rispetto alle regioni più vicine al nucleo, il che suggerisce che sia presente meno materia oscura del previsto.
“Sorprendentemente le velocità di rotazione non sono costanti, ma diminuiscono via via nelle regioni esterne delle galassie”, commenta Genzel. “Probabilmente due sono le cause di questo fenomeno. In primo luogo la maggior parte di queste giovani galassie massicce è fortemente dominata da materia normale, con la materia oscura che gioca un ruolo molto inferiore rispetto all’Universo locale. In secondo luogo questi giovani dischi erano molto più turbolenti rispetto alle galassie a spirale che osserviamo nei nostri dintorni cosmici”.
Sembra che entrambi gli effetti diventino più marcati man mano che gli astronomi osservano sempre più indietro nel tempo, nell’Universo primordiale. Questo suggerisce che 3 o 4 miliardi di anni dopo il Big Bang il gas presente nelle galassie fosse già condensato in modo efficiente in piatti dischi rotanti, mentre gli aloni di materia oscura circostanti fossero molto più ampi e diffusi. A quanto pare ci sono voluti miliardi di anni perché anche la materia oscura si condensasse, cosicché soltanto oggi possiamo osservare il suo effetto principale sulla velocità di rotazione dei dischi galattici.
Questa spiegazione è in accordo alle osservazioni che mostrano le giovani galassie molto più ricche di gas e compatte rispetto a quelle odierne. In aggiunta alle misurazioni relative a queste sei galassie è stata creata una curva di rotazione media, combinando segnali più deboli di altre galassie, curva che mostra lo stesso trend di calo della velocità allontanandosi dai centri delle galassie. Due studi ulteriori relativi a 240 dischi di formazione stellare supportano queste scoperte.
Modelli dettagliati dimostrano che mentre la materia normale tipicamente rende conto in media di circa metà della massa totale di tutte le galassie, domina invece completamente le dinamiche delle galassie più distanti.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine la galassia a spirale NGC 6814
Image credit: ESA/Hubble & NASA
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