Una nuova mappa della materia oscura

La materia oscura è, per sua stessa definizione, invisibile agli occhi. Eppure un modo per vederla c’è, seppur indirettamente: misurare la distorsione che il suo campo gravitazionale produce sulla luce proveniente da galassie lontane. Sfruttando questo stratagemma e sviluppando nuove tecniche per l’analisi delle immagini, due gruppi di ricerca del Fermilab e del Lawrence Berkeley National Laboratory, laboratori nazionali del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, hanno costruito la mappa più dettagliata della materia oscura presente nell’Universo. Entrambi i gruppi, che hanno lavorato indipendentemente, hanno presentato i risultati del loro lavoro durante la conferenza dell’American Astronomical Society (AAS) di Austin (Usa).

In cosmologia esiste un fenomeno chiamato effetto della lente gravitazionale debole. Semplificando molto le cose, si può dire che la luce in arrivo sulla Terra da galassie lontane subisce una deviazione a causa degli effetti gravitazionali esercitati dai corpi celesti (che agiscono come lenti). Anche la materia oscura, avendo una massa, produce un campo gravitazionale e quindi influisce sul cammino della radiazione luminosa che vi passa attraverso. Analizzando le immagini delle galassie catturate dai telescopi (le cui distorsioni riflettono le deviazioni della luce che arriva sulla Terra), i ricercatori possono dunque farsi un’idea della distribuzione della materia oscura nell’Universo.

“La comunità astronomica ha a che fare con le misurazioni degli effetti della lente gravitazionale da molti anni – spiega Eric Huff, un astronomo del Berkeley Lab – ma c’è ancora molto scetticismo sulla loro accuratezza. Grazie ai nostri studi abbiamo dimostrato che questo tipo di misurazioni possono essere condotte con precisione”. Il problema, in verità, è che l’effetto della lente gravitazionale può essere disturbato da fenomeni interferenti come l’azione dell’atmosfera che, attraverso il movimento dell’aria, può anch’essa deviare il cammino della luce. In altri casi, poi, l’effetto della lente è talmente debole da non esser rilevato.

Per aggirare questi problemi, i ricercatori hanno elaborato nuove tecniche di analisi. Entrambi i gruppi hanno esaminato le immagini delle galassie collezionate dal 2000 al 2009 dallo Sloan Digital Sky Survey. Si tratta di un progetto il cui obiettivo è realizzare una cartografia digitale del cielo e che sfrutta il telescopio da 2,5 metri di diametro situato nell’Osservatorio di Apache Point nel Nuovo Messico. Usando tecniche innovative per combinare le immagini di una stessa porzione di galassia catturate a intervalli di tempo, i ricercatori sono riusciti a eliminare gli errori dovuti agli effetti dell’atmosfera e a rendere più evidenti i segnali deboli. In questo modo hanno aumentato la profondità dell’immagine (cioè hanno messo in luce un numero maggiore di dettagli) di circa sei volte.

E grazie alle immagini più dettagliate è stato possibile mappare la distribuzione della materia oscura con un’accuratezza mai raggiunta prima, un passo importante per risalire all’intensità dell’energia oscura contrastante la gravità che tenderebbe a far collassare l’Universo.

Credit per l’immagine: NASA, ESA and R. Massey del California Institute of Technology (fonte: Wikimedia Commons)