Utilizzando il telescopio spaziale James Webb, un team internazionale guidato da un’astrofisica italiana del Jet Propulsion Laboratory (JPL) della NASA, Diana Scognamiglio, ha realizzato una delle mappe più dettagliate mai ottenute della materia oscura, la componente invisibile che costituisce la maggior parte della massa dell’Universo.
Questo risultato mostra con una chiarezza senza precedenti come la materia oscura sia distribuita nello spazio e come interagisca, tramite la gravità, con la materia ordinaria che costituisce stelle, galassie e pianeti.
La materia oscura, infatti, non emette né riflette luce, e non può essere osservata direttamente con i telescopi; la sua presenza emerge invece dagli effetti gravitazionali che produce sulla luce delle galassie distanti.
Per mappare questa “sostanza fantasma”, gli scienziati hanno sfruttato l’effetto di lente gravitazionale: la massa della materia oscura deforma lo spazio, curvando la luce proveniente da galassie più lontane come se passasse attraverso una lente. Il risultato è una mappa che rivela la materia invisibile su una porzione di cielo grande circa 2.5 volte la dimensione della Luna piena, nella costellazione del Sestante.
Rispetto alle mappe precedenti, realizzate con il telescopio Hubble o da osservatori terrestri, la mappa di Webb è circa due volte più nitida e contiene informazioni su centinaia di migliaia di galassie, molte delle quali rilevate per la prima volta.
Grazie alla precisione di Webb, gli scienziati hanno mappato non solo grandi concentrazioni di materia oscura corrispondenti agli ammassi di galassie, ma anche filamenti più sottili che collegano queste strutture. Queste osservazioni sembrano confermare l’interpretazione della materia oscura come “impalcatura” su cui si è formato l’Universo visibile, e forniscono indizi su come abbia guidato l’evoluzione cosmica, dai primi istanti dopo il Big Bang fino alla formazione delle galassie, e dei pianeti come la Terra.
Una nuova vista sull’impalcatura cosmica
Fino ad oggi, le mappe della materia oscura erano limitate dalla risoluzione degli strumenti ottici e dalla profondità delle osservazioni. Il telescopio spaziale James Webb, con i suoi specchi di grandi dimensioni e la capacità di osservare nel vicino e medio infrarosso, ha ampliato significativamente il numero di galassie osservabili in una determinata area di cielo.
Nella regione studiata, parte del cosiddetto Cosmic Evolution Survey (COSMOS), Webb ha dedicato circa 255 ore di osservazione, individuando quasi 800 000 galassie grazie alla sua sensibilità alle lunghezze d’onda in cui molte di esse sono più luminose.
Per mappare la materia oscura, gli astronomi non guardano direttamente la materia invisibile, ma misurano con estrema precisione come la luce delle galassie più lontane venga distorta mentre attraversa il campo gravitazionale di oggetti più vicini. Questo fenomeno di lente gravitazionale permette di dedurre la distribuzione della massa (inclusa quella oscura) lungo la linea di vista. Il risultato ottenuto da Webb contiene circa dieci volte più galassie rispetto alle mappe costruite con osservazioni da terra, e circa il doppio rispetto alle mappe di Hubble nella stessa regione.
L’utilizzo dello strumento MIRI (Mid-Infrared Instrument) a bordo di Webb è stato fondamentale per determinare con precisione le distanze delle galassie mappate, grazie alla sua capacità di penetrare le nubi di polvere cosmica che spesso oscurano la luce visibile. Questi dati migliorati hanno permesso di costruire una mappa tridimensionale della materia oscura molto più dettagliata, rivelando strutture complesse come filamenti sottili di materia oscura che collegano grandi ammassi di galassie.
Perché questa mappa è importante?
La materia oscura è una componente fondamentale dell’Universo: rappresenta circa l’85% della sua massa totale, e ha giocato un ruolo cruciale nella formazione delle strutture cosmiche.
Secondo il modello cosmologico standard, subito dopo il Big Bang la materia oscura ha cominciato ad aggregarsi sotto l’effetto della gravità, fungendo da “seme” attorno al quale la materia ordinaria si è raccolta per formare stelle e galassie. Senza questa componente invisibile, la distribuzione delle galassie osservata oggi e la sequenza degli eventi che ha portato alla formazione di sistemi planetari come il nostro sarebbero state molto diverse.
La nuova mappa di Webb fornisce una conferma visiva e quantitativa di questa teoria: laddove esistono grandi concentrazioni di materia ordinaria, come ammassi di migliaia di galassie, esistono corrispondenti grandi concentrazioni di materia oscura. Allo stesso modo, i filamenti di materia ordinaria che collegano queste strutture sono affiancati da filamenti di materia oscura, evidenza che indica una stretta correlazione nella crescita e nell’evoluzione delle due componenti fin dalle prime fasi dell’Universo.
In futuro, missioni come il telescopio spaziale Nancy Grace Roman, che potrebbe essere lanciato già nell’autunno 2026, osserveranno regioni molto più vaste, per estendere queste mappe su scale ancora maggiori.
La ricerca, pubblicata il 26 gennaio 2026 su Nature Astronomy, è reperibile qui.
