Una galassia senza materia oscura

Per la prima volta gli astronomi osservano una galassia massiccia che non mostra prove di contenere materia oscura, un componente invisibile dell'universo

Un team di scienziati, guidato dal ricercatore dell'IAC e dell'University of La Laguna (ULL), Sébastien Comerón Limbourg (1), ha scoperto che la galassia NGC 1277 non contiene materia oscura. Questa è la prima volta che una galassia massiccia (ha una massa diverse volte quella della Via Lattea) non mostra prove di questa componente invisibile dell'universo. «Questo risultato non si adatta ai modelli cosmologici attualmente accettati, che includono la materia oscura» spiega Comerón.

Nell'attuale modello standard della cosmologia le galassie massicce contengono quantità sostanziali di materia oscura, un tipo di materia che non interagisce allo stesso modo della materia normale; l'unica prova della sua esistenza è la forte attrazione gravitazionale che esercita sulle stelle e sul gas vicino, e questa interazione è osservabile.

NGC 1277 è considerata un prototipo di “galassia reliquia”, il che significa una galassia che non ha avuto interazioni con i suoi vicini. Le galassie di questo tipo sono molto rare e sono considerate i resti di galassie giganti che si sono formate nei primi giorni dell'universo.

«L'importanza delle galassie relitte nell'aiutarci a capire come si sono formate le prime galassie è stata la ragione per cui abbiamo deciso di osservare NGC 1277 con uno spettrografo a campo integrale» spiega il dottor Comerón. «Dagli spettri abbiamo realizzato mappe cinematiche che ci hanno permesso di elaborare la distribuzione della massa all'interno della galassia fino a un raggio di circa 20.000 anni luce», aggiunge.

Il team ha scoperto che la distribuzione di massa in NGC 1277 era proprio la distribuzione delle stelle, e da ciò ha dedotto che all'interno del raggio osservato non può esserci più del 5% di materia oscura, sebbene le osservazioni siano coerenti con la completa assenza di questa componente.

Tuttavia, gli attuali modelli cosmologici prevedono che una galassia con la massa di NGC 1277 dovrebbe avere almeno il 10% della sua massa sotto forma di materia oscura, con un massimo del 70% in questa forma. «Questa discrepanza tra le osservazioni e ciò che ci aspetteremmo è un enigma, e forse anche una sfida per il modello standard», osserva il dottor Ignacio Trujillo (2), ricercatore presso l'IAC e l'ULL, che ha partecipato allo studio pubblicato su Astronomy and Astrophysics. (3)

L'articolo suggerisce due possibili spiegazioni per la mancanza di materia oscura in NGC 1277. «Una è che l'interazione gravitazionale con il mezzo circostante all'interno dell'ammasso di galassie in cui si trova questa galassia ha strappato via la materia oscura» commenta la dottoressa Anna Ferré-Mateub (4), ricercatrice dell'IAC e dell'ULL che ha anche partecipato allo studio. «L'altro è che la materia oscura è stata espulsa dal sistema quando la galassia si è formata dalla fusione di frammenti protogalattici, che hanno dato origine alla galassia reliquia».

Per gli autori dello studio nessuna di queste spiegazioni è del tutto soddisfacente «quindi l'enigma di come possa formarsi una galassia massiccia senza materia oscura rimane un enigma» insiste Comerón. Per continuare la ricerca sul mistero, il team prevede di effettuare nuove osservazioni con lo strumento WEAVE (5) sul William Herschel Telescope (WHT) (6) presso l'Osservatorio di Roque de los Muchachos, nell'isola delle Canarie di La Palma.

Se questo risultato, che NGC 1277 non ha materia oscura, fosse confermato, getterebbe forti dubbi su modelli alternativi per la materia oscura, vale a dire teorie in cui la gravità è modificata e la maggior parte dell'attrazione gravitazionale all'interno delle galassie è dovuta a un leggero cambiamento nella legge di gravità su larga scala. «Anche se la materia oscura in una galassia specifica può essere persa, una legge di gravità modificata deve essere universale, non può avere eccezioni, quindi una galassia senza materia oscura è una confutazione di questo tipo di alternative alla materia oscura», nota il dottor Trujillo.

Riferimenti:

(1) Sébastien Comerón Limbourg

(2) Ignacio Trujillo

(3) The massive relic galaxy NGC 1277 is dark matter deficient

(4) Anna Ferré-Mateu

(5) WEAVE

(6) William Herschel Telescope (WHT)

Descrizione foto: Confronto tra una galassia convenzionale (ESO 325-G004) avvolta da un alone di materia oscura, che occupa il piatto più pesante sulla bilancia, e la galassia NGC 1277 (a sinistra), in cui lo studio della distribuzione di massa rivela l'assenza di materia oscura. - Credit: Gabriel Pérez Díaz (IAC). Image of NGC 1277: NASA, ESA, and M. Beasley (IAC). Image of ESO 325-G004: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA); J. Blakeslee (Washington State University).

Autore traduzione riassuntiva e adattamento linguistico: Edoardo Capuano / Articolo originale: The puzzle of the galaxy with no dark matter