Il ruolo della materia oscura nella formazione delle galassie è ancora plausibile?

Il modello standard per la formazione delle galassie nell’Universo primordiale ha previsto che il James Webb Space Telescope (JWST) avrebbe visto deboli segnali da piccole galassie primitive, ma i dati non confermano la popolare ipotesi secondo cui la materia oscura invisibile ha aiutato le prime stelle e galassie ad aggregarsi.

Una nuova interpretazione del ruolo della materia oscura

Invece, le galassie più vecchie sono grandi e luminose, in accordo con una teoria alternativa della gravità, secondo una nuova ricerca della Case Western Reserve University. I risultati mettono in discussione la comprensione degli astronomi dell’Universo primordiale e della funzione della materia oscura.

“Quello che la teoria della materia oscura prevedeva non è quello che vediamo“, ha affermato Stacy McGaugh, astrofisica della Case Western Reserve, il cui studio ha descritto la formazione delle strutture nell’Universo primordiale.

Lo studio

McGaugh, Professoressa e Direttrice di astronomia alla Case Western Reserve, ha affermato che al suo posto, potrebbe aver giocato un ruolo la gravità modificata.Ha affermato che una teoria nota come MOND, per Modified Newtonian Dynamics, ha previsto nel 1998 che la formazione della struttura nell’Universo primordiale sarebbe avvenuta molto rapidamente, molto più velocemente di quanto previsto dalla teoria della lambda-CDM.

JWST è stato progettato per rispondere ad alcune delle più grandi domande dell’Universo, come come e quando si sono formate le stelle e le galassie. Fino al suo lancio nel 2021, nessun telescopio era in grado di vedere così in profondità nell’Universo e così indietro nel tempo.

La teoria Lambda-CDM prevede che le galassie si siano formate mediante l’accrescimento graduale di materia da strutture piccole a strutture più grandi, dovuto alla gravità aggiuntiva fornita dalla massa della materia oscura: “Gli astronomi hanno inventato la materia oscura per spiegare come si passa da un Universo primordiale molto uniforme alle grandi galassie con tanto spazio vuoto tra loro che vediamo oggi”, ha spiegato McGaugh.

I piccoli pezzi si sono assemblati in strutture sempre più grandi fino a formare le galassie. JWST dovrebbe essere in grado di vedere questi piccoli precursori delle galassie come luce fioca: “Ci aspettavamo che ogni grande galassia che vediamo nell’Universo vicino avesse avuto origine da questi minuscoli pezzi”, ha aggiunto.

Anche a redshift sempre più elevati, ovvero osservando sempre più in anticipo l’evoluzione dell’Universo, i segnali sono più grandi e luminosi del previsto. MOND ha previsto che la massa che diventa una galassia si assembla rapidamente e inizialmente si espande verso l’esterno con il resto dell’Universo. La forza di gravità più forte rallenta, poi inverte l’espansione e il materiale collassa su se stesso per formare una galassia. In questa teoria, non c’è affatto materia oscura.

Le grandi e luminose strutture osservate da JWST nell’Universo erano state previste da MOND oltre un quarto di secolo fa, ha osservato McGaugh che ha portato avanti la ricerca sulla materia oscura insieme all’ex ricercatore della Case Western Reserve Federico Lelli, ora all’INAF—Arcetri Astrophysical Observatory in Italia, e ricercatore Jay Franck. Il quarto coautore è James Schombert dell’Università dell’Oregon.

Conclusioni

“La conclusione è: ‘Te l’avevo detto‘”, ha detto McGaugh: “Sono stata cresciuta pensando che dire questo fosse maleducato, ma è proprio questo il punto del metodo scientifico: fare previsioni e poi controllare quali si avverano“. La scienziata ha concluso che trovare una teoria compatibile sia con la MOND che con la relatività generale è ancora una grande sfida.

La ricerca è stata pubblicata su The Astrophysical Journal.