La galassia Agc 114905. Crediti: Javier Román & Pavel Mancera Piña
“No need for dark matter” titola un articolo appena accettato per la pubblicazione su Mnras. Si riferisce a una galassia nana ultra-diffusa, Agc 114905, che si trova a circa 250 milioni di anni luce da noi.
Prima di fare un’affermazione del genere, bisogna essere sicuri. La materia oscura, per quanto non sappiamo ancora cosa sia, è un elemento fondante della teoria più accreditata dalla comunità astronomica per spiegare la nascita e l’evoluzione dell’universo: il Modello standard, o Lambda-cold dark matter (Lambda-cdm), per l’appunto. E infatti, dopo aver osservato per la prima volta questa galassia nel 2019, gli astronomi hanno preso ogni genere di cautela: usando il Very Large Array (Vla), in New Mexico, hanno nuovamente diretto lo sguardo verso Agc 114905 per altre 40 ore. Nessuna smentita: della materia oscura proprio non c’era bisogno.
Ma bisogno per cosa? Fra le principali evidenze osservative che, per essere spiegate, richiedono materia oscura vi è la curva di rotazione delle galassie a disco. In una galassia a disco, le stelle seguono un moto di rotazione ordinato, attorno al centro, che gli astronomi sono in grado di ricostruire precisamente tracciando il profilo di velocità del gas (o delle stelle stesse): data una certa massa di gas (o di stelle) e un certo raggio che la contiene, le leggi della fisica prevedono come debba scalare la velocità di rotazione all’aumentare della distanza dal centro. Le osservazioni, però, non ubbidiscono a queste leggi, e mostrano sempre che il gas e le stelle, anziché rallentare, mantengono una velocità troppo elevata a grande distanza dal centro della galassia. La soluzione, quindi, è ipotizzare che la massa calcolata solo guardando al gas (o al numero di stelle) visibile nella galassia non sia sufficiente: deve esserci un contributo invisibile – la materia oscura, appunto – che tiene insieme i pezzi, consentendo al gas e alle stelle di viaggiare così veloci senza venire lanciate nello spazio intergalattico.
Torniamo ora al caso di questa galassia nana ultra-diffusa. Il nome, innanzitutto, si riferisce alla sua luminosità e non alle sue dimensioni. La galassia è infatti tutt’altro che nana: ha circa le dimensioni della nostra Via Lattea, ma contiene un numero di stelle mille volte inferiore. I dati raccolti, integrando per 40 ore, tra luglio e ottobre 2020 al Vla hanno mostrato che la curva di rotazione del gas di Agc 114905 può essere completamente spiegata dalla sola materia barionica, senza chiamare in causa la componente oscura – almeno fino a 10 kpc (circa 30mila anni luce) di distanza dal centro, praticamente il confine visibile della galassia.
Le osservazioni, dicevamo, confermano il sospetto. Rimane da spiegare la discrepanza, netta, fra osservazioni e teoria – che prevede che una galassia di questo tipo di materia oscura ne abbia. Nel loro articolo, i ricercatori elencano una per una le possibili spiegazioni. Per esempio, Agc 114905 potrebbe essere stata privata della materia oscura da galassie massicce vicine. Se ce ne fossero. Il problema, comunque, è che senza la materia oscura utilizzare il modello standard per spiegare l’evoluzione delle galassie e anche i moti del gas al loro interno diventa impossibile.
Le stime presentate nell’articolo, in realtà, non sono esenti da incertezze. Una di queste è l’angolo di inclinazione della galassia rispetto all’osservatore. Variando questo parametro, la stima delle velocità della curva di rotazione cambierebbe. Ma non abbastanza da dover chiamare in causa il contributo della materia oscura, scrivono gli autori dello studio.
Nel frattempo, i ricercatori stanno esaminando in dettaglio un’altra galassia nana ultra-diffusa. Se non troveranno alcuna traccia di materia oscura nemmeno lì, questo renderà il caso ancora più forte. Già oggi, comunque, la ricerca pubblicata da Mnras non è unica nel suo genere: nel 2018 un’altra galassia ultra-diffusa, Ngc 1052-df2, aveva fatto parlare si sé.
Per saperne di più:
- Leggi il preprint dell’articolo in uscita su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society “No need for dark matter: resolved kinematics of the ultra-diffuse galaxy AGC 114905”, di Pavel E. Mancera Piña, Filippo Fraternali, Tom Oosterloo, Elizabeth A. K. Adams, Kyle A. Oman e Lukas Leisman