Galassie ‘povere’ di materia scura

L’osservatorio spaziale Herschel.
Credit: ESA

Il telescopio spaziale dell’ESA Herschel ha identificato una popolazione di galassie ricche di polveri che, pare, non richiedano così tanta materia scura per determinare i processi di formazione stellare rispetto a quanto si era pensato in precedenza. Le galassie osservate da Herschel sono molto distanti e ognuna di esse contiene almeno 300 miliardi di stelle come il Sole. Inoltre, si è scoperto che le dimensioni contrastano con i modelli attuali che suggeriscono che una galassia debba essere almeno dieci volte più grande, con una massa dell’ordine di 5000 miliardi di masse solari, per poter produrre un grande numero di stelle. Gli astronomi ritengono che il contributo maggiore alla massa di una galassia sia dovuto sostanzialmente alla materia scura che determina una gravità sufficiente per evitare che le galassie si disperdano, per così dire, durante la rotazione. I modelli attuali relativi alla formazione delle galassie suggeriscono che esse si originano dall’aggregazione di una grande quantità di materia scura. La sua attrazione gravitazionale fa sì che gli atomi si aggreghino e se ce ne sono a sufficienza possono “innescare” i processi di formazione stellare con un ritmo dell’ordine di 100-1000 volte più veloce di quello che esiste, ad esempio oggi, nella Via Lattea.

Queste immagini mostrano la distribuzione della materia scura e sono state realizzate attraverso una simulazione al computer quando l’Universo aveva una età di 3 miliardi di anni dopo il Big Bang. L’immagine a sinistra indica la distribuzione delle particelle che compongono la materia scura con la tipica struttura a forma di rete presente durante le fasi primordiali della storia dell’Universo. L’immagine al centro è una semplificazione della complessa struttura della distribuzione di materia scura secondo il modello cosiddetto dell’alone che viene utilizzato quando si considerano contemporaneamente le piccole e le grandi scale cosmiche. In questo caso, la distribuzione di materia scura ricorda un insieme di oggetti discreti, appunto gli aloni di materia scura, che corrispondono alle strutture più dense della rete cosmica. A destra, sono mostrati in giallo gli aloni di materia scura, che rappresentano quei “siti cosmici” più efficienti per la formazione delle galassie. Solo quelli che hanno una massa al di sopra di una certa soglia posso determinare l’inizio dei processi di formazione stellare dando luogo alle galassie starburst. Secondo le ultime misure ottenute dal satellite Herschel, la massa minima necessaria per la formazione di un alone di materia scura associato ad una galassia starburst è dell’ordine di 1011 volte quella del Sole.
Credit: The Virgo Consortium/Alexandre Amblard/ESA

“Herschel ci sta dicendo che non abbiamo bisogno di tanta materia scura per determinare i processi di formazione stellare. Si tratta della prima misura diretta di quali sono gli intervalli di massa per poter determinare i processi di formazione stellare” spiega Asantha Cooray dell’University of California a Irvine. “Grazie alla sua elevata sensibilità ed al suo potere esplorativo negli infrarossi, Herschel ci permette di osservare in profondità l’Universo in modo da capire meglio come si formano le galassie” dice Göran Pilbratt, ESA Herschel project scientist. Ci sono così tante galassie nelle immagini di Herschel che esse si sovrappongono creando una sorta di “nebbia di radiazione infrarossa” che dà luogo ad un fondo di radiazione in questa regione dello spettro elettromagnetico. Le galassie non sono distribuite in maniera casuale ma seguono la struttura della “rete cosmica” dovuta principalmente alla distribuzione della materia scura che crea una sorta di schema distintivo producendo zone chiare e scure. Gli attuali modelli che spiegano la formazione delle galassie dovranno essere modificati per tener conto di questi risultati così che gli astronomi potranno fare un ulteriore passo in avanti verso la comprensione di come si sono formate le galassie, inclusa anche la nostra.