Grazie a una dura collisione tra le galassie, l’esistenza della materia oscura è di nuovo più probabile

Gli astronomi hanno trovato una spiegazione per due galassie che non contengono praticamente materia oscura, un enigma che ha lasciato perplessi gli astronomi per anni. Con un telescopio fatto in casa, l’astronomo olandese Pieter van Dokkum ha scoperto due galassie nel 2018 e nel 2019 che non contenevano quasi nessuna materia oscura. Ora, le simulazioni del modello dello stesso team mostrano che la materia oscura manca lì, perché le galassie più antiche da cui si sono formate si sono scontrate otto miliardi di anni fa. La materia oscura si separò dal gas e da questo gas nacquero nuove galassie prive di materia oscura. Il gruppo pubblicato i risultati Mercoledì sulla rivista Natura

La materia oscura non è mai stata vista, sentita o udita. La sua esistenza deriva dai calcoli delle velocità di rotazione nel cosmo. Le galassie ruotano così velocemente che gli astronomi si aspettano che si separino. Non c’è abbastanza massa in una galassia per generare l’attrazione gravitazionale necessaria per tenerla insieme. Per questo è stata creata una sostanza ipotetica, la materia oscura, che genera la gravità necessaria. L’idea comune era che le galassie potessero formarsi solo con la materia oscura.

Ma le galassie DF2, trovato dal team di Van Dokkum, professore all’Università americana di Yale, non contiene praticamente materia oscura. La galassia ruota così lentamente che non ha bisogno di materia oscura per tenerla insieme. DF2 si trova a circa 65 milioni di anni luce di distanza e orbita attorno alla galassia più grande NGC 1052. Van Dokkum ha trovato la galassia con il Dragonfly, un telescopio a 48 lenti che ha costruito con un collega canadese.

Un anno dopo, il team di Van Dokkum ha scoperto un’altra galassia senza materia oscura. Era DF4 e orbita anche attorno a NGC 1052.

Galassie ricche di gas

Contrariamente alla credenza popolare, come è possibile che le galassie si formino senza materia oscura? Nel 2019, l’astronomo Joseph Silk ha suggerito che una tale galassia è il risultato della collisione di due galassie ricche di gas. Nel giovane cosmo, le galassie erano composte principalmente da materia oscura e gas. Quando tali sistemi entrano in collisione, tutto in essi trema. La materia oscura e tutte le stelle si intersecano e alla fine vanno alla deriva. Ma il gas è compresso e quindi galleggia molto più lentamente. Pertanto, il gas si separa dalla materia oscura. Nuove stelle si formano dal gas e alla fine una nuova galassia, senza materia oscura.

Le simulazioni del modello di Van Dokkum ora confermano che DF2 e DF4 potrebbero essere sorti in questo modo. Van Dokkum: “Abbiamo studiato i movimenti attuali e le velocità con cui DF2 e DF4 si stanno allontanando l’uno dall’altro e li abbiamo riavvolti nel tempo. Questi movimenti corrispondono a movimenti simulati di galassie che si sono formate da una collisione tra altre galassie, circa otto miliardi di anni fa.

Dev’essere stata una violenta collisione. Solo quando le galassie si scontrano ad almeno 300 chilometri al secondo, la collisione sarà abbastanza dura da separare la materia oscura dal gas. Un’elevata velocità di impatto è coerente con le osservazioni. DF2 e DF4 si stanno ancora allontanando l’uno dall’altro a una velocità elevata, 358 chilometri al secondo.

“Sorprendentemente, abbiamo anche trovato una fila di altre sei galassie nella stessa fila di DF2 e DF4, probabilmente anche senza materia oscura”, spiega l’astronomo.

Curiosamente, le galassie prive di materia oscura forniscono effettivamente la prova dell’esistenza della materia oscura. Van Dokkum: “Alcuni scienziati suggeriscono che la materia oscura non esiste. Non pensano che sia necessaria una massa extra per spiegare la quantità di gravità, ma sostengono che la gravità stessa funziona in modo diverso da quanto pensiamo. Ma se le leggi di gravità fossero davvero diverse, ti aspetteresti che questo sia vero per ogni galassia. Non puoi omettere le leggi della fisica in un posto e non in un altro.

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