Materia oscura in movimento

La formazione di stelle in piccole galassie nane può lentamente “riscaldare” la materia oscura, spingendola verso l’esterno. L’immagine a sinistra mostra la densità del gas idrogeno di una galassia nana simulata, vista dall’alto. L’immagine a destra mostra la stessa cosa per una reale galassia nana, IC 1613. Nella simulazione, il continuo afflusso e deflusso del gas fanno fluttuare la forza del campo gravitazionale al centro della galassia nana. La materia oscura risponde a questa variazione della gravità migrando dal centro della galassia verso l’esterno, con un effetto noto come “riscaldamento della materia oscura”. Crediti: J. Read et al.

In un recente articolo, pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, gli scienziati dell’Università del Surrey, della Carnegie Mellon University e dell’Eth di Zurigo hanno riportato i risultati di un loro studio con il quale hanno dato la caccia alla materia oscura nel centro di galassie nane vicine. Le galassie nane sono galassie piccole e deboli che generalmente orbitano attorno a galassie più grandi, come la nostra Via Lattea, e che potrebbero contenere indizi per aiutarci a capire meglio la natura della materia oscura.

Si pensa che la materia oscura costituisca la maggior parte della massa dell’universo. Tuttavia, poiché non interagisce con la luce allo stesso modo della materia normale, può essere osservata solo attraverso i suoi effetti gravitazionali. La chiave per studiarla potrebbe risiedere nel modo in cui le stelle si formano in queste galassie nane.

Quando le stelle si formano, forti venti possono spingere gas e polvere lontano dal cuore della galassia. Di conseguenza, il centro della galassia avrà meno massa, che si ripercuoterà in una minore gravità percepita dalla materia oscura. Con una minore attrazione gravitazionale, la materia oscura migra lontano dal centro della galassia, con un effetto che gli scienziati chiamano riscaldamento della materia oscura.

Il team di astrofisici ha misurato la quantità di materia oscura al centro di 16 galassie nane con storie di formazione stellare molto diverse. I ricercatori hanno scoperto che le galassie che hanno smesso di formare stelle molto tempo fa hanno densità di materia oscura più elevate nei loro centri rispetto a quelle nelle quali si stanno ancora formando stelle. Questo supporta la teoria secondo la quale nelle galassie più vecchie si verifica meno riscaldamento della materia oscura.

«Abbiamo trovato una relazione davvero notevole tra la quantità di materia oscura al centro di queste piccole galassie nane e la quantità di stelle che si sono formate nella loro vita», spiega Justin Read, primo autore dello studio e capo del Dipartimento di fisica dell’Università del Surrey. «La materia oscura al centro delle galassie nane nelle quali la formazione stellare è attiva, sembra essere stata riscaldata e spinta verso l’esterno».

I risultati forniscono un nuovo vincolo sui modelli della materia oscura: la materia oscura deve essere in grado di formare galassie nane che presentano una certa gamma di densità centrali e tali densità devono essere correlate alla quantità di formazione stellare.

«Questo studio», aggiunge uno dei coautori dello studio, Matthew Walker, della Carnegie Mellon University, «potrebbe rappresentare la classica “pistola fumante” che ci porta ad un passo dalla comprensione della natura della materia oscura: l’aver scoperto che può essere riscaldata e spostata aiuta a motivare la ricerca di una particella di materia oscura».

I ricercatori sperano di espandere questo lavoro misurando la densità centrale di materia oscura in un campione più ampio di galassie nane, includendo nel campione galassie ancora più deboli e testando una gamma più ampia di modelli di materia oscura.

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Fonte: Materia oscura in movimento