Alcune galassie nane sembrano prive di materia oscura

Chiedi agli astronomi cos’è la materia oscura e una delle cose che diranno è che questa “roba” invisibile e misteriosa permea l’universo. In particolare, esiste negli aloni che circondano la maggior parte delle galassie.

La massa dell’alone esercita una forte influenza gravitazionale sulla galassia stessa, così come su altre nelle vicinanze. Questa è più o meno la visione standard della materia oscura e della sua influenza sulle galassie.

Tuttavia, ci sono problemi con quest’idea. Apparentemente esistono alcune galassie nane dalla forma strana che sembrano non avere aloni. Come può essere? Queste galassie appresentano una sfida alle idee prevalenti sugli aloni di materia oscura.

Alla ricerca di galassie nane perturbate

Nel cosiddetto “Modello Standard” della cosmologia, i gusci o gli aloni di materia oscura proteggono le galassie dall’influenza gravitazionale dei vicini galattici. Tuttavia, quando gli astronomi dell’Università di Bonn e Saint Andrews in Scozia hanno osservato il vicino ammasso di Fornax, che si trova a circa 62 milioni di anni luce da noi, hanno visto qualcosa di strano.

Contiene un certo numero di galassie nane con forme distorte e perturbate. Questo è strano.

L’ammasso di galassie di Fornax. (ESO/J. Emerson/VISTA)

Diamo una rapida occhiata alle galassie nane. Sono piccoli e deboli e di solito si trovano in ammassi di galassie o vicino a compagni molto più grandi. La Via Lattea è circondata da una cerchia di galassie nane.

Si tratta, infatti, di piccole galassie come il Sagittarius Dwarf Spheroidal che stanno ubendo una cannibalizzazione. È interessante notare che studi recenti mostrano che almeno una delle galassie nane vicine alla nostra, un’antica galassia chiamata Tucana II,  ha un alone di materia oscura sorprendentemente massiccio.

Cosa sta succedendo in Fornax di diverso?

Lì, le galassie nane potrebbero essere “disturbate” dalle maree gravitazionali provenienti da quelle vicine più grandi nell’ammasso. Le maree si verificano quando la gravità di un corpo tira in modo diverso su parti diverse di un altro corpo. Queste sono simili alle maree sulla Terra quando la Luna tira più forte sul lato della Terra che la fronteggia.

Le forme distorte delle galassie nane viste dal team indicano un problema con la nostra comprensione della materia oscura.

“Tali perturbazioni nelle galassie nane di Fornax non sono previste secondo il modello standard“, ha affermato Pavel Kroupa, professore all’Università di Bonn. “Questo perché, secondo quel modello, gli aloni di materia oscura di questi nani dovrebbero in parte proteggerli dalle maree sollevate dall’ammasso“.

Spiegazione delle galassie nane distorte

Kroupa e la studentessa di dottorato di ricerca Elena Asencio hanno analizzato le osservazioni dei nani perturbati di Fornax. Volevano capire l’entità delle distorsioni gravitazionali che queste galassie mostrano e cosa le causa.

I livelli di distorsione attesi dipendono da un paio di fattori. Uno sono le caratteristiche interne della galassia nana. Inoltre, è importante la loro distanza dal centro del cluster. È qui che le influenze gravitazionali sono molto più forti.

Di norma, galassie con grandi dimensioni ma non molte stelle potrebbero essere facilmente disturbate da forti maree gravitazionali. Lo stesso vale per le galassie più vicine al nucleo dell’ammasso.

I membri del team hanno confrontato ciò che hanno visto nel cluster con le osservazioni effettuate dal VLT Survey Telescope presso l’European Southern Observatory. La Asencio ha sottolineato che ciò che hanno trovato sembra indicare problemi con il Modello Standard.

“Il confronto ha mostrato che, se si vogliono spiegare le osservazioni nel modello standard“, ha detto, “i nani di Fornax dovrebbero già essere stati distrutti dalla gravità del centro dell’ammasso anche quando le maree che solleva su un nano sono sessantaquattro volte più debole dell’auto-gravità del nano“.

Non solo questo è contro-intuitivo, ha detto, ma contraddice anche studi precedenti. Il team ha anche scoperto che la forza necessaria per disturbare una galassia nana è più o meno la stessa della sua autogravità.

Cosa significa questo per il modello standard?

Il team di ricerca sottolinea che sarebbe difficile spiegare queste forme perturbate e disturbate delle galassie nane di Fornax se fossero circondate da materia oscura. In altre parole, non dovrebbero essere deformi se hanno aloni.

Eppure, eccoli con forme dall’aspetto disturbato. Ciò significa che non ci sono aloni di materia oscura attorno a quelle galassie.

Ovviamente, se ciò che gli astronomi hanno trovato venisse confermato, allora il Modello Standard avrebbe bisogno di qualche ritocco. E c’è almeno una spiegazione alternativa per le strane forme delle galassie. Si chiama modello MOND (abbreviazione di Modified Newtonian Dynamics).

L’ipotesi MOND suggerisce che la legge di gravitazione universale di Newton dovrebbe essere modificata per tenere conto delle proprietà osservate delle galassie. Potrebbe essere applicato per spiegare perché le galassie deformi hanno l’aspetto che hanno.

Secondo Hongsheng Zhao, un membro del team di ricerca dell’Università di Saint Andrews, trovare nane disturbate senza aloni di materia oscura è una sfida importante per la visione attuale.

“I nostri risultati hanno importanti implicazioni per la fisica fondamentale“, ha detto. “Ci aspettiamo di trovare altre galassie nane disturbate in altri ammassi, una previsione che altri team dovrebbero verificare“.