Hubble conferma l’esistenza di galassie che ospitano a malapena materia oscura

Ma gli scienziati non sono ancora in grado di spiegare l’esistenza delle galassie.

Nel 2018, gli astronomi hanno fatto una scoperta straordinaria. Incontra una galassia (NGC 1052-DF2) Sembra non avere quasi materia oscura. La scoperta fu notevole, perché fino ad allora si credeva che la materia oscura dominasse tutte le galassie. In effetti, gli astronomi credevano che tutte le galassie fossero nate in enormi aloni di materia oscura.

materia oscura
La materia oscura è una sostanza non provata che non possiamo vedere. Quindi l’esistenza di questo problema è dedotta da ciò che possiamo vedere. Molto concretamente, ciò comporta l’osservazione di galassie e ammassi di galassie in rapida orbita. Questi stanno girando molto velocemente e, a giudicare da quello che puoi vedere, ti aspetteresti che si disperdano. Ma questo non accade. E questo sarebbe dovuto alla materia invisibile che tiene insieme le cose, dando alla galassia una massa extra.

Il fatto che NGC 1052-DF2 non sembri contenere materia oscura ha rovinato tutto ciò che pensavamo di sapere sulle galassie e sulla loro formazione. Non c’è da stupirsi che i risultati siano stati immediatamente messi in discussione. In particolare, è stata messa in discussione l’affermazione che la galassia fosse lontana 64 milioni di anni luce. Un anno dopo è apparso fino a quando Indagine Il che ha concluso che la galassia era molto più vicina di quanto si pensasse in precedenza e doveva ancora consistere in gran parte di materia oscura.

risultati straordinari
Ma nuove misurazioni della distanza dal telescopio spaziale Hubble – le più accurate di sempre – mostrano ora che NGC1052-DF2 è leggermente più lontano di quanto si pensasse in precedenza. Ciò rafforza l’idea che la galassia contenga pochissima materia oscura. “Penso che abbia senso che le persone mettano in discussione i nostri risultati (dal 2018, editore), perché erano così insoliti”, afferma il ricercatore Peter van Dokkum. “Sarebbe bello se ci fosse una spiegazione semplice per questo, come misurare la distanza sbagliata”. Ma questo non sembra essere il caso. Van Dokkum lo fa bene. “Penso che sia più divertente e interessante se in realtà fosse una galassia aliena.

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Distanza e materia oscura
Perché la distanza tra noi e NGC 1052-DF2 determina se una galassia contiene o meno materia oscura? Ha a che fare con la massa delle galassie. Come accennato, le galassie sono solitamente costituite da materia visibile (pensa alle stelle) e materia invisibile (materia oscura). La massa totale della galassia può essere calcolata studiando i moti delle stelle. Le loro velocità sono in realtà influenzate dalla gravità (che a sua volta risulta dalla massa totale della galassia). Per calcolare solo la massa della materia visibile, è necessario determinare la luminosità assoluta della galassia. Poiché una galassia è più luminosa, più stelle ci sono in quella galassia e più massa stellare ha. Ma per determinare la luminosità assoluta, devi sapere quanto dista la galassia da noi. Perché più lontana è la galassia, meno luminosa è. Torna a NGC 1052-DF2 per un momento. Nel 2018 si diceva che fosse distante da noi circa 64 milioni di anni luce. La galassia sembra molto debole dalla Terra, ma ciò può essere in gran parte ricondotto alla grande distanza tra noi e la galassia. Se potessi vedere la galassia da vicino, sarebbe molto luminosa e quindi molte stelle e una grande massa stellare. Così grande, infatti, che la massa stellare è quasi uguale alla massa totale della galassia, quindi non c’è quasi materia oscura coinvolta. Nel 2019, i ricercatori hanno riferito che la galassia era molto più vicina alla Terra. In questo scenario, la debole galassia non sarebbe molto luminosa e pesante. Il risultato è una massa stellare più piccola. Nel frattempo, la massa totale rimane la stessa. Quindi una proporzione maggiore della massa totale sarà attribuita alla materia oscura.

Ma ora i ricercatori hanno riesaminato la distanza tra noi e NGC 1052-DF2. Hanno studiato le giganti rosse ai bordi della galassia usando il telescopio spaziale Hubble. Quindi hanno usato la luminosità di queste stelle per calcolare la loro distanza. “Studiare i pianeti giganti rossi più luminosi è un metodo comune per calcolare la distanza dalle galassie vicine”, ha affermato il ricercatore Zile Shen. Basato sulle giganti rosse, NGC 1052-DF2 è distante 72 milioni di anni luce. È più o meno in linea con i risultati del 2018 e supporta la conclusione che la massa totale della galassia è quasi interamente attribuibile alla materia visibile.

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L’intero iceberg
“Per quasi tutte le galassie che osserviamo, non possiamo vedere la maggior parte della massa perché è materia oscura”, afferma van Dokkum. “Ma in questo caso è così: quello che vedi è quello che ottieni. Il telescopio spaziale Hubble ci mostra davvero tutto. Questo è tutto. Non è la punta dell’iceberg. È l’intero iceberg”.

mistero
Nel frattempo, non è ancora chiaro come questa galassia si sia formata nella quasi totale assenza di materia oscura. “C’è un vecchio detto che affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie e le nuove misurazioni della distanza supportano la nostra precedente conclusione che DF2 manca di materia oscura”, ha detto Shin. “Ora dobbiamo metterci alle spalle la discussione a distanza e concentrarci su come si formano queste galassie”.

altre galassie
Perché sta diventando sempre più chiaro che NGC 1052-DF2 non è solo. Ad esempio, nel 2018, i ricercatori hanno già riferito che anche la galassia NGC 1052-DF4 sembra non contenere praticamente materia oscura. E l’anno scorso, un gruppo di ricerca indipendente ha scoperto altre 19 galassie nane che sembrano essere povere di materia oscura.

Continua la ricerca di galassie che contengono pochissima materia oscura. Perché i ricercatori vogliono chiarire quanto siano “normali” queste anatre ancora strane. E quali altre caratteristiche uniche potrebbero avere. Questo può dare più idee su come potrebbe apparire. Infine, confrontando queste galassie carenti di materia oscura con galassie ricche di materia oscura, i ricercatori sperano anche di ottenere maggiore chiarezza su cosa sia ancora misteriosa la materia oscura.

Hubble
I dati Hubble su cui si basa questo studio sono stati raccolti qualche tempo fa. Hubble è attualmente inattivo. Il telescopio spaziale sta affrontando problemi informatici da domenica. La NASA sta lavorando duramente per risolvere questo problema.

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