Rugiada di materia oscura negli aloni galattici

A sinistra il momento iniziale, quando il gas è mescolato; a destra, un istante appena successivo alla formazione di una stella di Bose. Il colore indica la densità, da scarsa a densa: bianco, blu, verde, giallo. Crediti: Dmitry Levkov

Un gruppo di scienziati dell’Istituto per la ricerca nucleare dell’Accademia delle scienze russa, guidato da Dmitry Levkov, ha sviluppato un modello matematico che descrive il moto delle particelle di materia oscura all’interno dei più piccoli aloni galattici, osservando che con il tempo la materia oscura può formare goccioline sferiche di un particolare stato della materia, noto come condensato di Bose-Einstein. Si credeva impossibile, poiché le fluttuazioni del campo gravitazionale prodotto dalle particelle di materia oscura venivano solitamente trascurate. continua ...

Caccia con l’arco alla materia oscura

La radiosorgente MG J0751+2716 appare come due archi a causa della distorsione di gravità della galassia in primo piano. L’immagine è stata ottenuta utilizzando una rete globale di radiotelescopi in modalità Vlbi. Crediti: C. Spingola / Astrono e Kapteyn Astronomical Institute

Ha un nome impossibile: MG J0751+2716. Si trova a una distanza impossibile: per giungere fino a noi, la sua luce ha viaggiato 11.7 miliardi di anni. E ha consentito agli astronomi di “vedere” una cosa che è impossibile vedere: la materia oscura. In che modo? MG J0751+2716 è un buco nero che spara materia e radiazioni d’ogni sorta, onde radio comprese. Più o meno a metà strada fra lui e noi, a 3.9 miliardi di anni luce dalla Terra, c’è un gruppo di galassie formate per lo più di materia oscura. Ora, essendo proprio lì in mezzo, questo gruppo di galassie – come ci ha insegnato Einstein – agisce da lente gravitazionale: una “lente radio”, nel caso di questa osservazione, visto che a ricevere il segnale è stato uno spiegamento intercontinentale di radiotelescopi: la European Vlbi Network, il Very Long Baseline Array americano e il Green Bank Telescope, anch’esso negli Stati Uniti. continua ...

Materia oscura, la gravità modificata non basta

Ngc 55, una delle galassie utilizzate nello studio. Crediti: Eso

La materia oscura è uno dei grandi misteri della cosmologia. Anche se non siamo in grado di vederla direttamente, la sua esistenza è indirettamente confermata dagli effetti gravitazionali che essa ha sulla materia comune, evidenziati da osservazioni che si estendono dalla scala galattica alle scale cosmologiche. Su scala galattica essa è necessaria, ad esempio, per spiegare correttamente il movimento delle stelle e del gas nelle galassie. Le materia visibile contenuta nelle galassie non è in grado di generare un’attrazione gravitazionale sufficiente a spiegare il movimento stellare e del gas. La soluzione solitamente proposta è l’esistenza di una materia invisibile, costituita da particelle: la fantomatica materia oscura, per la prima volta discussa in uno studio di Ernst Öpik nel 1915. La materia oscura è necessaria anche per spiegare la crescita delle strutture cosmiche, in particolare le piccole “anisotropie” in temperatura (ovvero differenze nella temperatura misurata nelle diverse direzioni) della radiazione cosmica di fondo alle microonde dalle quali si deduce che, in media, la materia oscura è circa 5 volte più abbondante della materia ordinaria. continua ...

Non serve materia oscura per le galassie nane

Illustrazione di alcune galassie nane scoperte recentemente nei dintorni della Via Lattea. Crediti: V. Belokurov and S. Koposov, IoA, Cambridge; Y. Beletsky, Carnegie Observatories

Non ci sarebbe bisogno di introdurre il contributo della materia oscura per spiegare la dinamica delle galassie nane che si trovano in prossimità della Via Lattea. Questo in sintesi il risultato di un nuovo studio appena pubblicato su Astrophysical Journal a cura di ricercatori dell’Osservatorio di Parigi, del Cnrs francese e dell’Osservatorio astronomico nazionale cinese. continua ...

Materia oscura, i nuovi dati di Xenon1T

Una fase della costruzione di Xenon1T. Crediti: Infn

L’esperimento Xenon1T, per la ricerca diretta di materia oscura ai Laboratori nazionali del Gran Sasso (Lngs) dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn), ha presentato ieri, lunedì 28 maggio, i suoi nuovi risultati. «I dati osservati dall’esperimento – spiega Elena Aprile della Columbia University, a capo della collaborazione Xenon – sono in accordo con le previsioni del piccolo fondo atteso, vale a dire quegli eventi simili a un’interazione di particelle di materia oscura ma dovuti invece a particelle di natura nota, che dobbiamo essere in grado di riconoscere. Questo risultato – prosegue Aprile – permette di fissare un nuovo limite, più stringente, alle possibili interazioni con la materia ordinaria per le Wimp, la classe di candidati di particelle di materia oscura che ricerchiamo con il nostro esperimento». continua ...

Alla ricerca della materia perduta

L’mmagine mostra l’emissione di raggi X intorno a cinque differenti galassie le cui riprese sono state sovrapposte una sull’altra. Questo procedimento ha permeso di mettere in evidenza i dettagli dei rispettivi aloni sferici di gas caldo. L’emissione in banda X evidenziata dal colore viola è stata registrata dal telescopio spaziale Xmm-Newton dell’Esa. Crediti: ESA/XMM-Newton; J-T. Li (University of Michigan, USA); Sloan Digital Sky Survey (SDSS)

Che la materia ordinaria – quella per capirci di cui siamo fatti noi stessi o i corpi celesti come stelle, pianeti e galassie – non fosse in quantità sufficiente a giustificare come è strutturato e come evolve l’universo è ormai un fatto piuttosto consolidato tra gli astronomi, che hanno dovuto proporre l’esistenza di un’altra forma di materia, decisamente elusiva e ancora sconosciuta: la materia oscura. E il suo è un contributo non da poco, con una massa totale di circa sei volte maggiore di tutta quella ordinaria. continua ...

Nella luce della materia oscura

L’ooservatorio per raggi X Chandra. Crediti: Nasa

È stato accettato per la pubblicazione nella rivista The Astrophysical Journal lo studio guidato dall’astrofisico italiano Nico Cappelluti, attualmente ricercatore all’Università di Miami (Usa), su un possibile rilevazione del neutrino sterile, un ipotetico prodotto del decadimento della materia oscura.

Siccome l’anteprima dell’articolo scientifico aveva suscitato un notevole interesse, Media Inaf aveva già intervistato Cappelluti sull’argomento. Ora che il nuovo studio ha superato tutti i passaggi di revisione prima di essere mandato alle stampe, riassumiamo brevemente di cosa si tratta, visto che potrebbe essere una delle più importanti scoperte del secolo. continua ...

A caccia di materia oscura nelle galassie nane

Nonostante la materia oscura rappresenti la maggior parte della massa dell’universo, continua ancora oggi a essere sfuggente. A seconda delle sue proprietà, potrebbe trovarsi densamente concentrata al centro delle galassie o distribuita in modo regolare su scale più grandi. Confrontando la distribuzione della materia oscura nelle galassie con quella prevista da modelli dettagliati, i ricercatori sono in grado di confermare o escludere i vari possibili candidati della materia oscura. In questo contesto, un team di ricercatori dell’Università del Surrey e dell’Università di Edimburgo – guidato dall’astrofisico Filippo Contenta, originario di Frascati – hanno sviluppato un nuovo metodo per misurare la quantità di materia oscura al centro di piccole galassie nane. I risultati sono stati pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. continua ...

Un calamaro alla ricerca della materia oscura

Il piccolo quadratino che compone il dispositivo Squid. Credits: Sean O’Kelley

Macho, smidollati e calamari. Negli anni diversi candidati dagli acronimi bizzarri si sono fatti avanti per provare a svelare il mistero della materia oscura e sono stati man mano scartati. Ci sono i Macho (MAssive Compact Halo Object, oggetto compatto massiccio d’alone), corpi celesti massicci presenti ai confini delle galassie, nei cosiddetti “aloni”, con una luminosità ridotta. Oppure le Wimp (Weakly Interacting Massive Particle, particelle massive debolmente interagenti), termine che potrebbe essere tradotto in italiano come “smidollato”, particelle ipotetiche mai osservate. Ad aggiungersi all’elenco, nel progetto Admx (Axion Dark Matter Experiment) dell’Università di Washington, questa volta non come candidato ma come strumento per individuarne uno, è arrivato Squid (superconducting quantum interference devices): nella tradizione di strani acronimi, traducibile con “calamaro”. continua ...

Contrordine, la materia oscura non interagisce

Le quattro galassie centrali nel cuore dell’ammasso Abell 3827 viste in una gamma ampia di lunghezze d’onda, tra cui l’imaging in ultravioletto con il telescopio spaziale Hubble (mostrato in blu) e l’imaging di Almaa lunghezze d’onda submillimetriche (indicate come linee di contorno rosse). A queste ultime lunghezze d’onda, l’ammasso in primo piano diventa quasi trasparente, consentendo di vedere più chiaramente la galassia sullo sfondo. Ciò rende più facile apprezzarne la distorsione rispetto alle precedenti osservazioni condotte con il solo Hubble. Crediti: Nasa/Esa/Eso/Richard Massey (Durham University) continua ...

Materia oscura? No, Pulsar millisecondo

Rappresentazione artistica della Via Lattea con indicato il nucleo galattico (Galactic bulge). Crediti L Jaramillo and O Macias Virginia Tech

Il telescopio spaziale per raggi gamma Fermi, che scruta il cielo alla ricerca di sorgenti di raggi gamma dal 2008, ha individuato un segnale tanto misterioso quanto energetico proveniente dal centro della Via Lattea. Una fonte massiccia la cui origine ha dato vita a diverse ipotesi.

Una serie di impulsi? Una gran numero di stelle giovani? Oppure la più accreditata, lo scontro di particelle di materia oscura? «Teoricamente, molto raramente, queste particelle si scontrano ed emettono luce miliardi di volte più energetica della luce visibile», spiega Roland Crocker della Anu Research School of Astronomy and Astrophysics, cofirmatario del paper pubblicato su Nature Astronomy che propone una nuova soluzione al mistero. «Per quanto il centro della nostra galassia possa essere ricco di materia oscura», osserva Crocker, «è anche popolata da antiche stelle che costituiscono una struttura chiamata nucleo galattico». continua ...

Dal Giappone la mappa della materia oscura

Il telescopio Subaru, localizzato sulla cima del Mauna Kea, nelle Hawaii. Crediti: Bob Linsdell

Creare una mappa non è un lavoro da poco, servono misurazioni, calibrazioni, osservazioni e tanto tanto tempo. Figuriamoci le difficoltà nel creare la mappa di qualcosa che non si vede. Come la mappa della materia oscura pubblicata da un team di ricerca di diversi istituti di ricerca giapponesi, fra cui il National Astronomical Observatory of Japan e l’Università di Tokyo: grazie ai dati raccolti dallo fotocamera Hyper Suprime-Cam montata sul Subaru Telescope, nelle Hawaii, è la più ampia e dettagliata mai creata.  continua ...

L’insostenibile leggerezza della materia oscura

Immagine a raggi X dell’ammasso di galassie Perseo, a circa 240 milioni di anni luce dalla Terra. La radiazione X emessa da galassie e ammassi di galassie pone ancora numerosi enigmi agli astrofisici. In particolare, può fornire indizi sulla natura della misteriosa materia oscura. Crediti: Nasa

Passano gli anni ma la materia oscura continua a essere un mistero. In tutto il mondo, i fisici hanno cercato per decenni di determinare la natura di queste particelle che non emettono luce e sono quindi invisibili all’occhio umano. La loro esistenza fu postulata negli anni ’30 per spiegare alcune osservazioni astronomiche di ammassi di galassie lontani e di grande massa. Di fatto, la materia visibile, come quella che costituisce le stelle e la Terra, rappresenta solo il 5 per cento dell’universo, mentre il 27 per cento – stando alle ultime stime derivate dalle misure del satellite Planck nel 2013 – sembrerebbe costituito da materia oscura. Oscura sia perché non emette luce, sia perché non abbiamo ancora capito di cosa sia fatta. Ma di sicuro qualcos’altro di non visibile ci deve essere, perché altrimenti non si spiegherebbero le curve di rotazione delle galassie a spirale, le lenti gravitazionali e la deviazione della luce evidente in migliaia di immagini astronomiche. Tuttavia, fino ad oggi, nonostante le numerose ricerche, è risultato impossibile identificare le particelle effettivamente coinvolte. continua ...

Stelle come tachimetri per la materia oscura

Mariangela Lisanti, nata nel 1983, è stata la prima studentessa a vincere sia la Intel Science Talent Search che la Siemens Competition, e all’età di 18 anni è stata inclusa nell’elenco TR35 della Mit Technology Review dei migliori innovatori under 35 del mondo nel 2002

A che velocità sfreccia la materia oscura intorno alla Terra? Sarebbe importante saperlo, perché questo valore ha conseguenze di vasta portata per la ricerca astrofisica moderna. Ma riuscire a determinarlo non sembra essere facile, e questa proprietà fondamentale della dark matter sta eludendo i ricercatori da molti anni. continua ...

Braccia rubate alla materia oscura

In alto: immagine della galassia a spirale Ngc 1566 presa dal Telescopio Hubble. Crediti: Nasa and The Hubble Heritage Team (Stsci/Aura). In basso: risultato di una simulazione al computer di un sistema di un milione di particelle auto-gravitanti. Crediti:David Benhaiem e Francesco Sylos Labini

Hanno la forma di un disco composto da un nucleo con alcune braccia che gli si avvolgono intorno. Sono le galassie a spirale, uno degli oggetti più suggestivi e interessanti dell’universo visibile rivelati dall’astronomia. Francesco Sylos Labini, ricercatore presso l’Istituto dei sistemi complessi del Consiglio nazionale delle ricerche (Isc-Cnr) e del Centro Fermi, ha recentemente pubblicato sulla rivista The Astrophysical Journal una ricerca sul tema in collaborazione con il Laboratoire de Physique Nucleaire et de Haute Energies (Lpnhe) di Parigi. continua ...