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Materia scura auto-interagente?

Grazie ad una serie di osservazioni condotte con il telescopio spaziale Hubble e lo strumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) installato presso il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO, un gruppo di astronomi guidati da Richard Massey del Durham University’s Institute for Computational Cosmology e membro del Durham’s Centre for Extragalactic Astronomy, ha studiato l’interazione simultanea di quattro galassie che sono presenti nelle regioni centrali dell’ammasso di galassie Abell 3827. I risultati, pubblicati su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, suggeriscono che si tratterrebbe del primo, potenziale segnale associato alla presenza di materia scura che potrebbe interagire in maniera diversa rispetto all’interazione gravitazionale.
Abell3827
L’immagine dell’ammasso di galassie Abell 3827 ripresa dal telescopio spaziale Hubble nelle bande rosso, verde e blu. L’ammasso è costituito da centinaia di galassie giallastre. Nel suo nucleo, si vedono quattro galassie giganti in fase di collisione. Man mano che la galassia N1 si avvicina, si lascia dietro il suo alone di materia scura. La materia scura è invisibile ma la sua posizione viene rivelata dall’effetto ‘spia’ causato dalla lente gravitazionale su una galassia a spirale che si trova al di là dell’ammasso e la cui immagine viene distorta nella forma di un arco di color blu (A e B). L’esistenza di una ‘scia’ di materia scura è prevista da quelle teorie in cui questa enigmatica componente non sia perfettamente scura ma risente dell’effetto di altre forze fondamentali diverse dalla gravità. Credit: Massey et al. 2015

I ricercatori hanno trovato che ciascuna delle quattro galassie centrali dell’ammasso Abell 3827 possiedono un alone di materia scura e che almeno uno di essi si trova spazialmente fuori posto rispetto alla posizione delle stelle, ossia a circa 5000 anni-luce. Alcuni modelli predicono questo diverso posizionamento se si assume che durante la collisione la materia scura interagisca, sebbene leggermente, con altre forze diverse da quella gravitazionale. Nonostante la materia scura sia invisibile, gli scienziati hanno potuto dedurre la sua distribuzione utilizzando l’effetto della lente gravitazionale. La massa della materia scura che circonda le galassie di Abell 3827 deforma in maniera significativa lo spaziotempo, deflettendo i raggi luminosi che provengono dalla galassia più distante, in questo caso una galassia a spirale, causando perciò una serie di immagini distorte a forma di arco della galassia (in blu nell’immagine). “Riteniamo che la materia scura si trovi distribuita attorno alle galassie“, spiega Massey. “Ma se la materia scura viene ‘rallentata’ durante l’interazione, quanto da noi osservato potrebbe essere la prima evidenza di un’altra fisica del settore scuro. In altre parole, la materia scura potrebbe non essere completamente scura“. Gli astronomi avranno ora bisogno di verificare la presenza di eventuali altri effetti che possono produrre un diverso posizionamento tra la distribuzione della materia scura e la sua galassia ospite. Osservazioni simili di più galassie e simulazioni numeriche di collisioni galattiche sono attualmente in fase di studio per confermare questa interpretazione. Insomma, secondo gli autori, la materia scura potrebbe interagire con altre forze diverse dalla gravità, il che potrebbe escludere alcune teorie fondamentali, tra cui il modello della materia scura fredda (CDM, Cold Dark Matter), che tentano di spiegare la natura di questa enigmatica componente che rappresenta circa un quarto del contenuto materia-energia dell’Universo.

University of Durham: First potential signs of “interacting” dark matter suggest it is not completely dark after all
arXiv: The behaviour of dark matter associated with 4 bright cluster galaxies in the 10kpc core of Abell 3827