INDIZI DI MATERIA OSCURA NELLA GALASSIA NANA

Così danzano le stelle dello Scultore

Ricostruendo per la prima volta il movimento in 3D di dieci stelle in una galassia nana satellite della Via Lattea, i risultati riportati in un articolo uscito oggi su Nature Astronomy rafforzano l’ipotesi del modello Cold Dark Matter. Media Inaf ha intervistato il primo autore, Davide Massari

Davide Massari, ricercatore all’Università di Groningen (Paesi Bassi) e primo autore dello studio pubblicato su Nature Astronomy

Un po’ come il protagonista del film Smoke interpretato da Harvey Keitel, che ogni mattina alle otto in punto scatta una foto dalla sua tabaccheria, un team d’astronomi ha raccolto e analizzato le immagini collezionate in oltre 12 anni di una stessa porzione di cielo: quella in cui si trova la galassia nana dello Scultore, una galassia satellite della Via Lattea. Ciò ha consentito di calcolare con precisione il moto proprio di alcune delle stelle in essa ospitate.

A che scopo, e con quali risultati? Lo abbiamo chiesto allo scienziato alla guida dello studio, Davide Massari, trent’anni, originario di Fidenza, in provincia di Parma, laurea e dottorato a Bologna poi dal 2015 ricercatore in Olanda, all’Università di Groningen, dove si è trasferito per seguire la moglie, anche lei astronoma.

Massari, partiamo dalle “fotografie” che avete analizzato: a che epoca risalgono, e quali telescopi sono stati usati?

«Abbiamo utilizzato due set di fotografie: il primo set è stato “scattato” dallo Hubble Space Telescope nel 2002, mentre il secondo dal telescopio spaziale Gaia nel 2015. Lo Hubble Space Telescope ha inquadrato una piccola regione della galassia nana dello Scultore, risolvendo qualche centinaio di stelle. Gaia, invece, monitora costantemente tutto il cielo, e quindi ha potuto osservare la galassia nana dello Scultore in tutta la sua interezza (migliaia di stelle). Tuttavia, per misurare come le stelle si sono mosse, abbiamo potuto utilizzare solo le stelle in comune tra i due set, che sono 126. Di queste 126, poi, solo 10 avevano posizioni abbastanza accurate per poterne ricavare il moto 3-dimensionale».

Di quanti scatti stiamo parlando? Con quali tempi d’esposizione?

«Per il set dello Hubble Space Telescope parliamo di 11 scatti con esposizione di 400 secondi l’uno. Gaia invece monitora il cielo continuamente dal 2014, quindi non possiamo proprio parlare di un numero di esposizioni. Piuttosto si può parlare di quante volte la galassia dello Scultore è transitata nel campo di vista di Gaia, ovvero decine di volte».

Perché tanto interesse proprio per la galassia dello Scultore?

«Secondo il modello Cold Dark Matter, che descrive come si sono formate ed evolute le strutture nell’Universo, le galassie avrebbero preso forma all’interno di aloni di materia oscura aventi una forma particolare. Misurare come gli aloni di materia oscura sono fatti sarebbe quindi un test fondamentale sulla validità del modello. Purtroppo, la materia oscura è invisibile, e il miglior modo per investigarla è studiare l’effetto gravitazionale che essa ha su altri oggetti. Ecco, quindi, che misurare come le stelle si muovono in una galassia dominata dalla materia oscura, qual è quella dello Scultore, dà informazioni precise sull’alone di materia oscura in cui la galassia è immersa».

La galassia nana dello Scultore. Crediti: Eso / Digitized Sky Survey 2

Quali informazioni avete ottenuto?

«Mentre in passato era noto solo come le stelle in questo tipo di galassie si muovevano in una dimensione (era solo possibile capire se esse si allontanano o avvicinano a noi), per la prima volta abbiamo misurato il loro moto tridimensionale, scoprendo che le loro orbite sono sorprendentemente elongate. Questa peculiarità è predetta dal modello Cold Dark Matter, e le nostre misure costituiscono una forte conferma alla sua validità».

Ed è la prima volta che ci si riesce?

«Fino a ora nessuno era stato in grado di misurare come le stelle si muovono in una galassia satellite della via Lattea in tre dimensioni. Questo è stato per noi possibile grazie alla combinazione di dati provenienti da due telescopi eccezionali e separati da ben 12 anni. Infatti, più a lungo le stelle si muovono e più è facile misurarne il moto».

Ma alla fine lei pensa che esista davvero, questa materia oscura?

«Questo è proprio ciò che il nostro risultato suggerisce, dando un’importante conferma allo scenario della materia oscura “fredda”, ovvero quello che è attualmente favorito. Il tipo di movimento che abbiamo misurato per le stelle nello Scultore, infatti, non può essere predetto da modelli di materia oscura alternativi o da modelli che ne escludano l’esistenza».


Per saperne di più:

Correzione del 28.11.2017: aggiunta la parola “satellite” nella frase del sommario “in una galassia nana satellite della Via Lattea”.