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Hubble: nuovi dati raccolti spiegano la mancanza di materia oscura

02 dicembre 2020
Nel 2018 un team internazionale di ricercatori che utilizzava il telescopio spaziale Hubble insieme ad altri osservatori ha scoperto, per la prima volta, una galassia nel nostro vicinato cosmico a cui manca la maggior parte della sua materia oscura. Questa scoperta della galassia NGC 1052-DF2 è stata una sorpresa per gli astronomi poiché la materia oscura è un costituente chiave negli attuali modelli di formazione ed evoluzione delle galassie.

Gli attuali modelli di formazione delle galassie prevedono la presenza di materia oscura, altrimenti il gas primordiale non avrebbe abbastanza attrazione gravitazionale per iniziare a collassare e formare nuove galassie. Un anno dopo la scoperta di NGC 1052-DF2, la scoperta di un'altra galassia che manca della materia oscura (NGC 1052-DF4) ha ulteriormente innescato intensi dibattiti tra gli astronomi sulla natura di questi oggetti.

Ora, i nuovi dati di Hubble sono stati utilizzati per spiegare il motivo della mancanza di materia oscura in NGC 1052-DF4, che risiede a 45 milioni di anni luce di distanza da noi. Mireia Montes dell'Università del New South Wales in Australia ha guidato un team internazionale di astronomi per studiare la galassia utilizzando l'imaging ottico profondo. Hanno così scoperto che la materia oscura mancante può essere spiegata dagli effetti provata dagli eventi di distruzione mareale: le forze di gravità della vicina galassia massiccia NGC 1035 stanno facendo a pezzi NGC 1052-DF4. Durante questo processo la materia oscura viene rimossa, mentre le stelle risentono degli effetti dell'interazione con un'altra galassia in una fase successiva.
Fino ad ora, la rimozione della materia oscura con questa modalità era rimasta nascosta agli astronomi in quanto può essere osservata solo utilizzando immagini estremamente profonde che possono rivelare caratteristiche delle galassie estremamente deboli. "Abbiamo utilizzato Hubble in due modi differenti per riuscire a scoprire che NGC 1052-DF4 sta vivendo un'interazione", ha spiegato Montes. "Questo include lo studio della luce della galassia e della distribuzione della galassia degli ammassi globulari".



Grazie all'alta risoluzione di Hubble, gli astronomi hanno potuto identificare la popolazione di ammassi globulari della galassia. Il Gran Telescopio Canarias (GTC) da 10,4 metri e il telescopio IAC80 nelle Isole Canarie della Spagna sono stati utilizzati anche per completare le osservazioni di Hubble studiando ulteriormente i dati.

"Non è sufficiente dedicare molto tempo all'osservazione dell'oggetto, ma è fondamentale aggiungere un trattamento accurato dei dati", ha spiegato il membro del team Raúl Infante-Sainz dell'Instituto de Astrofísica de Canarias in Spagna. "Era quindi importante utilizzare non un solo telescopio/strumento, ma diversi (sia terrestri che spaziali) per condurre questa ricerca. Con l'alta risoluzione di Hubble possiamo identificare gli ammassi globulari e quindi con la fotometria GTC otteniamo le loro proprietà fisiche".

Si pensa che gli ammassi globulari si formino durante episodi di intensa formazione stellare che modellano le galassie. Le loro dimensioni compatte e la loro luminosità li rendono facilmente osservabili e sono quindi buoni traccianti delle proprietà della galassia che li ospita. In questo modo, studiando e caratterizzando la distribuzione spaziale degli ammassi in NGC 1052-DF4, gli astronomi hanno potuto sviluppare informazioni sullo stato attuale della galassia stessa. L'allineamento di questi ammassi suggerisce che siano stati "spogliati" dalla galassia ospite, e questo supporta la conclusione che si sta verificando una distruzione delle maree.
Studiando la luce della galassia, gli astronomi hanno anche trovato prove di code mareali che sono formate da materiale che si allontana da NGC 1052-DF4. Ciò supporta ulteriormente la conclusione che si tratta di un evento di distruzione. Ulteriori analisi hanno concluso che le parti centrali della galassia rimangono intatte e solo circa il 7% della massa stellare della galassia è ospitato in queste code mareali. Ciò significa che la materia oscura, che è meno concentrata delle stelle, è stata precedentemente e preferenzialmente spogliata dalla galassia, e ora anche la componente stellare esterna sta iniziando a essere spogliata.

"Questo risultato è un buon indicatore del fatto che, mentre la materia oscura della galassia è evaporata dal sistema, solo ora le stelle stanno iniziando a subire il meccanismo di interruzione", ha spiegato il membro del team Ignacio Trujillo dell'Instituto de Astrofísica de Canarias in Spagna. "Col tempo, NGC 1052-DF4 verrà cannibalizzato dal grande sistema attorno a NGC 1035, con almeno alcune delle loro stelle che fluttuano libere nello spazio profondo."

La scoperta di prove a sostegno del meccanismo di distruzione mareale come spiegazione per la materia oscura mancante della galassia non solo ha risolto un enigma astronomico, ma ha anche portato un sospiro di sollievo agli astronomi. Senza di esso, gli scienziati si troverebbero di fronte a dover rivedere la nostra comprensione delle leggi di gravità.
"Questa scoperta riconcilia le conoscenze esistenti su come le galassie si formano ed evolvono con il modello cosmologico più favorevole", ha concluso Montes.

fonti: NASA Goddard Space Flight Center

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