L’ammasso di galassie Abell 1689, con sovrapposta la distribuzione di massa della materia oscura (in viola). Credits: Nasa, Esa, E. Jullo (Jpl/Lam), P. Natarajan (Yale) e J-P. Kneib (Lam)
Ormai da diversi decenni, uno dei problemi più importanti dell’astrofisica è la mancanza di massa barionica nelle galassie. Si chiama barionica la materia costituita da particelle barioniche composte principalmente di quark, come protoni e neutroni. Si tratta della materia ordinaria comune, che vediamo nell’Universo.
Di recente, utilizzando gli spettri ad alta risoluzione nei raggi X del satellite XMM-Newton dell’ESA e dell’osservatorio spaziale Chandra della NASA, gli scienziati hanno fatto una scoperta che potrebbe aiutare a risolvere il problema di questa mancanza. I dati infatti suggeriscono la presenza di una grande quantità di gas caldo, a un milione di gradi, negli aloni che circondano tre galassie esterne simili alla Via Lattea.
Questo gas si troverebbe a una distanza di circa 400 mila anni luce dal centro delle galassie. La sua presenza era già stata teorizzata, ma mai provata sperimentalmente in galassie diverse dalla nostra.
Nella nostra Galassia non è possibile distinguere fra il gas appartenente al disco, quello confinato nell’alone o eventualmente quello presente nel mezzo intergalattico, esterno alla struttura della galassia. Nonostante ciò, era già stato individuato del gas molto caldo non appartenente alla Via Lattea, ma comunque confinato nelle sue vicinanze.
In altre galassie questo non era mai stato possibile, perché servivano strumenti molto sensibili. Un’altra difficoltà era mettere in atto strategie osservative adeguate.
Gli scienziati per questa ricerca hanno utilizzato degli indicatori della presenza di tale gas caldo negli aloni galattici, cercandoli nei dati d’archivio nei raggi X, poi sommati per trovare un qualche segnale dove atteso dalla teoria. E per la prima volta questo segnale è stato trovato, nella presenza dello ione dell’ossigeno OVII.
I risultati sono significativi per diversi motivi. Innanzitutto, la massa totale derivante da questo gas caldo è tale da poter potenzialmente risolvere il problema della massa barionica mancante in queste galassie.
In secondo luogo, i dati indicano che il cosiddetto “feedback stellare”, ovvero lo spostamento di materia barionica da e verso le galassie, non è stato sufficiente a espellere la massa al di fuori dell’influenza gravitazionale delle galassie stesse, ma ha contribuito ad arricchire di metalli il mezzo primordiale.
Il mezzo primordiale costituisce il materiale che accrescendo forma la galassia stessa, e il carburante per la formazione stellare al suo interno, fino ad un valore pari circa al 30% della metallicità osservata nel Sole.
“Questo ha importanti conseguenze per la nostra comprensione del feedback stellare nelle galassie” ha spiegato Fabrizio Nicastro, primo autore dell’articolo e ricercatore INAF a Roma. “E quindi per affinare le predizioni teoriche sulla formazione delle strutture nell’Universo”.
Lo studio, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, è reperibile qui.