Dove si trova la materia oscura? Non è fissa, ma migra

In una galassia, mentre si formano le stelle, la materia oscura si sposta dal nucleo della galassia alla sua periferia. Il complesso fenomeno è spiegato oggi da un gruppo di fisici inglesi

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Dove si trova la materia oscura? Questa materia invisibile permea l’Universo, ma localizzarla non è semplice, dato che non emette luce e può essere rilevata soltanto con misurazioni indirette. Oggi, però, abbiamo un’informazione in più: la materia oscura non è fissa e statica. Un nuovo studio, infatti, conferma che può migrare da una parte all’altra di una galassia. I ricercatori, coordinati dall’Università del Surrey, nel Regno Unito, hanno infatti indagato dove si trova la materia oscura e scoperto che questa si sposta a seconda di quante stelle ci sono in una galassia. Il risultato è pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Cos’è la materia oscura

La materia oscura è una sostanza invisibile che secondo le teorie  più accreditate costituisce fino al 27% della composizione totale dell’Universo. Al confronto, la materia visibile rappresenta soltanto il 5%. La restante parte (il 68%) è composta dalla cosiddetta energia oscura, un fenomeno fisico quantistico ancora misterioso e in corso di studio.

Da tempo gli scienziati parlano di materia oscura, questa massa mancante che serve a spiegare, per esempio, la formazione delle galassie (forse non di tutte) e il fatto che questi grandi ammassi di stelle riescano a rimanere uniti. Tuttavia, proprio perché non emette radiazione, la materia oscura non può essere rilevata in maniera diretta. La sua individuazione avviene attraverso una misura gli effetti gravitazionali che esercita sulla materia visibile, come stelle e galassie (attraverso una tecnica nota come lente gravitazionale).

Quando si forma una stella

Per studiare dove si trova la materia oscura, i ricercatori hanno considerato 16 galassie nane. Una galassia nana è un piccolo ammasso con un numero di stelle che va da alcuni milioni a pochi miliardi (in quelle normali ve ne sono anche centinaia di miliardi). Le 16 galassie considerate si sono formate con tempi e modalità diverse: per la metà la formazione di nuove stelle è terminata da tempo, da almeno 6 miliardi di anni, mentre nelle altre, più attive, è ancora in atto.

In generale, in una galassia, una stella si forma a causa del collasso gravitazionale di porzioni di materiale celeste e dall’accrescimento di queste porzioni. Quando la stella si crea, forti venti spazzano polveri e gas lontano dal nucleo della galassia e verso le zone periferiche. Così la galassia acquista una stella ma perde una quantità di massa dal nucleo che migra verso l’esterno.

Anche la materia oscura può migrare

Dopo la formazione di una stella dunque nel centro della galassia c’è meno massa e l’attrazione gravitazionale diminuisce. Anche la materia oscura percepisce questi cambiamenti. A causa della minore gravità, la materia oscura è meno legata al nucleo della galassia e acquista energia, scaldandosi: riesce così a spostarsi verso l’esterno. Questo fenomeno, già previsto dalle teorie, è chiamato “riscaldamento della materia oscura”. Per capire dove si trova la materia oscura nelle 16 galassie, gli scienziati hanno combinato studi sul movimento delle stelle con complesse simulazioni teoriche. Questi calcoli hanno portato ad ottenere una stima della quantità di materia oscura nel centro delle 16 galassie.

Dove si trova la materia oscura?

Secondo quanto osservato dai ricercatori, nelle galassie in cui la formazione delle stelle è finita da tempo, e i nuclei sono rimasti più densi e la gravità è maggiore, in prossimità del centro c’è una concentrazione di materia oscura più elevata. Mentre nel nucleo di galassie con stelle ancora in formazione, e con nuclei meno densi, la materia oscura è migrata maggiormente verso l’esterno.

“Abbiamo trovato una relazione molto forte fra la quantità di materia oscura al centro di queste piccole galassie e la quantità di stelle che si sono formate durante la vita della galassia”, spiega Justin Read, a capo del dipartimento di Fisica dell’Università del Surrey.

I prossimi passi

Questo studio fornisce una ulteriore prova della materia oscura, sottolineano gli autori, e motiva a svolgere nuovi studi per capire di cosa è fatta e da quale tipo di particelle è composta. Il prossimo obiettivo dei ricercatori è provare a capire dove si trova la materia oscura anche in galassie più grandi di quelle nane e se assume lo stesso comportamento migratorio.

Riferimenti: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

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