A partire da 18 anni di osservazioni della galassia nana del Drago, situata a circa 250mila anni luce dalla Terra, effettuate con il telescopio spaziale Hubble, i ricercatori sono riusciti a creare la mappa tridimensionale più accurata finora dei moti stellari all’interno di questa piccola galassia.
Le misurazioni migliorate stanno aiutando a “far luce” sulle qualità, il comportamento e la distribuzione della materia oscura. Oltre a rappresentare uno dei più grandi enigmi dell’astrofisica moderna, infatti, si pensa che la materia oscura costituisca la maggior parte della massa delle galassie.
Sondare la materia oscura nelle galassie
La materia oscura è materia a noi non visibile, perché non interagisce con la radiazione elettromagnetica, che costituisce circa l’85% della materia totale dell’Universo. Sono state le curve di rotazione delle galassie, che mostrano stelle ai bordi muoversi più velocemente del previsto e indicano più massa di quella che vediamo, a suggerire la presenza di materia oscura.
Questa materia oscura, per la nostra comprensione attuale del cosmo, sembra formare insieme all’idrogeno una vera e propria rete di filamenti, detta ragnatela cosmica, ai cui nodi le galassie si agglomerano. Gli effetti della sua interazione gravitazionale con il resto della materia sono il solo modo che abbiamo, attualmente, per mapparla.
Le simulazioni al computer suggeriscono che la materia oscura dovrebbe accumularsi al centro delle galassie, formando una struttura “a cuspide”. Tuttavia, osservazioni precedenti hanno indicato una distribuzione più uniforme all’interno delle galassie, tra l’alone e il centro, creando una discrepanza tra modelli teorici e dati osservativi. Questa discrepanza ha spinto gli scienziati a cercare metodi più precisi per studiarne la distribuzione.
Inseguendo le stelle per mappare la materia oscura
Un team di ricerca, guidato da Eduardo Vitral dello Space Telescope Science Institute (STScI) di Baltimora, ha utilizzato una tecnica innovativa per analizzare i moti stellari nella galassia nana del Dragone.
Questa galassia è stata scelta per diversi motivi. Innanzitutto, presenta un alto contenuto di materia oscura, perché le galassie nane sono note per avere una proporzione più elevata di materia oscura rispetto ad altri tipi di galassie. Inoltre, è una galassia nana sferoidale, e la sua forma relativamente semplice facilita la modellazione e l’analisi dei moti stellari. Infine, è un satellite della Via Lattea, perciò offre l’opportunità di studiare anche le interazioni con la nostra Galassia.
Il team ha analizzato dati del telescopio Hubble che coprono un periodo di quasi due decenni, dal 2004 al 2022. Questa lunga serie temporale di osservazioni è cruciale per misurare con precisione i moti propri delle stelle.
Combinando le misurazioni della velocità radiale, ovvero della velocità lungo la linea di vista, con i moti propri delle stelle, quindi i loro movimenti nel piano del cielo, gli astronomi hanno ottenuto una visione tridimensionale senza precedenti della dinamica galattica.
La precisione raggiunta è straordinaria: equivale a misurare uno spostamento annuale poco inferiore alla larghezza di una pallina da golf vista sulla Luna dalla Terra.
Le implicazioni
I risultati ottenuti sembrano favorire un modello di distribuzione della materia oscura più simile a una cuspide, in accordo con le previsioni cosmologiche. Lo studio rappresenta quindi un importante passo avanti nella nostra comprensione della materia oscura e della formazione delle galassie.
Soprattutto perché la metodologia sviluppata per la galassia nana del Drago potrà essere applicata ad altre galassie in futuro, aprendo nuove prospettive di ricerca. Il team sta già analizzando osservazioni di Hubble relative alla galassia nana dello Scultore e a quella dell’Orsa Minore.
Inoltre, il telescopio spaziale europeo Euclid, che ha cominciato la sua indagine il 14 febbraio 2024, e il futuro Nancy Grace Roman della NASA promettono di rivelare nuovi dettagli sulle proprietà della materia oscura in diverse galassie, grazie alla loro capacità di osservare ampie porzioni di cielo.
Lo studio, accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal, è reperibile qui.
In questo video approfondimento sul nostro canale YouTube abbiamo parlato di alcuni degli osservatori a Terra e nello spazio più importanti del prossimo decennio, tra cui il Roman:
