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Materia oscura, informazioni dall’alone della Via Lattea

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La nostra casa galattica è familiare alla maggior parte delle persone. La Via Lattea è una maestosa galassia a spirale barrata, con una barra lunga 27.000 anni luce al centro, abbellita da braccia lunghe e delicate, che si muovono a spirale verso l’esterno in una danza tortuosa ed elegante. 

Tuttavia, c’è di più nella Via Lattea di questo. È anche circondata da un’enorme nuvola sferica di stelle, chiamata alone galattico. Questo alone, sebbene popolato molto più scarsamente scarsamente, contiene stelle e una grande quantità di una sostanza misteriosa chiamata materia oscura

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A questo proposito, un recente studio di un gruppo di astronomi dell’Università di Harvard e dell’Università dell’Arizona è stato pubblicato su Nature, e ha rilevato che potremmo imparare qualcosa di interessante sulla materia oscura.

Ogni galassia ha un alone che circonda il suo nucleo più luminoso. Nella Via Lattea, circa l’uno per cento delle stelle della galassia si trova nell’alone, motivo per cui è molto difficile da vedere bene. Queste stelle tendono ad essere molto vecchie e molte di loro hanno quantità molto basse di elementi più pesanti. Questo perché sono stelle che si sono formate prima che elementi più pesanti dell’elio potessero essere forgiati dalle prime supernove.

Nell’alone galattico c’è una vasta nuvola di materia oscura. Si pensa che la materia oscura sia una forma di materia non fatta di atomi. Non assorbe né emette luce, ma esercita un’influenza gravitazionale sulla materia che la circonda. 

Sebbene la materia oscura non sia stata osservata direttamente, ci sono ampie prove della sua esistenza in molte misurazioni astronomiche, ad esempio, le galassie ruotano più velocemente di quanto le leggi della fisica conosciute per le stelle e il gas osservati possano spiegare.

Nube di Magellano nel cielo notturno dell'emisfero australe visto in Australia occidentale
Nube di Magellano nel cielo notturno dell’emisfero australe visto in WA GETTY

Studio sulle interferenze gravitazionali nell’alone della Via Lattea

Tuttavia, poiché la materia oscura non può essere osservata direttamente, gli astronomi devono trovare modi intelligenti per raccogliere dati che consentano loro di capire le sue proprietà. 

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Una nuova misurazione rivolge i suoi occhi alla Grande Nube di Magellano (o LMC), che è una piccola galassia nana in orbita attorno alla Via Lattea. Si trova a poco meno di 200.000 anni luce dalla Terra e può essere osservata dall’emisfero meridionale della Terra.

L’LMC contiene solo circa l’uno percento della massa della Via Lattea, ma ciò significa che pesa ancora circa l’equivalente di dieci miliardi di stelle. Un accumulo di massa così pesante esercita una forza gravitazionale sostanziale.

L’LMC orbita attorno alla Via Lattea a una distanza considerevole e, mentre orbita, il suo prodigioso campo gravitazionale ha un impatto sulle stelle dell’alone galattico mentre passa loro accanto. 

Puoi visualizzare questo effetto un po’ come ciò che accade quando un camion ad alta velocità percorre un’autostrada su cui sono stati lanciati molti fogli di carta accartocciati. Il vento generato dal passaggio del camion risucchia i fogli sulla sua scia. I ricercatori che hanno condotto lo studio hanno paragonato la situazione a una barca che sfreccia sull’acqua, lasciando una scia.

I ricercatori sono andati alla ricerca della scia del LMC studiando stelle lontane dal centro della Via Lattea. Hanno utilizzato i dati della missione Gaia dell’Agenzia spaziale europea e del Wide Field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA per cercare stelle dell’alone che sono state lanciate su nuovi percorsi a causa del passaggio dell’LMC. 

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Gli astronomi hanno mappato la posizione delle stelle situate tra 200.000 e 325.000 anni luce dalla Terra sulla scia del percorso del LMC. Hanno visto molto chiaramente un disturbo causato dal passaggio del LMC.

Mentre osservare come il movimento di una galassia nana può influenzare le stelle dell’alone galattico è interessante di per sé, quelle stelle non sono la forma dominante di materia nell’alone. La materia oscura è molto più diffusa. 

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Poiché la materia oscura interagisce tramite la forza gravitazionale, mentre l’LMC passa attraverso l’alone, scuote e influenza anche la materia oscura. Quella materia oscura agitata può quindi influenzare il movimento del numero relativamente piccolo di stelle visibili.

Ciò diventa particolarmente interessante, dato che non abbiamo idea delle proprietà della materia oscura, se consiste in un gas di particelle subatomiche con masse molto al di sotto o molto al di sopra della massa dell’atomo di idrogeno. Non sappiamo se la materia oscura interagisce con altra materia oscura mediante forze che la materia ordinaria non sperimenta. In realtà ne sappiamo molto poco.

Tuttavia, gli scienziati possono ipotizzare varie forme di materia oscura e prevedere la reazione di ciascun modello al passaggio di una galassia nana. 

Il disturbo della materia oscura dovuto alle sue interazioni con l’LMC potrebbe essere come qualcuno che estrae un cucchiaio dall’acqua o da un fluido viscoso come il miele. 

Sebbene l’analisi sia ancora preliminare, sembrerebbe che il disturbo delle stelle nell’alone della Via Lattea dovuto al passaggio del LMC sia coerente con quella che viene chiamata “materia oscura fredda“, che generalmente significa materia oscura sotto forma di particelle subatomiche da decine a migliaia di volte più pesanti di un protone. 

La definizione “fredda” significa che la materia oscura si sta muovendo abbastanza lentamente.

L’analisi è ancora nuova e ulteriori misurazioni miglioreranno la nostra comprensione dell’effetto del LMC sulle stelle dell’alone ma, intanto, ci fornisce anche un potente strumento per comprendere la natura della materia oscura. 

Si spera che questo ci porti più vicino a elaborare la natura di questa sostanza misteriosa e onnipresente.

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