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Materia oscura: uno studio svela la sua distribuzione tra le galassie

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Abell S1063, a galaxy cluster, was observed by the NASA/ESA Hubble Space Telescope as part of the Frontier Fields programme. The huge mass of the cluster — containing both baryonic matter and dark matter — acts as cosmic magnification glass and deforms objects behind it. In the past astronomers used this gravitational lensing effect to calculate the distribution of dark matter in galaxy clusters. A more accurate and faster way, however, is to study the intracluster light (visible in blue), which follows the distribution of dark matter. Credit: NASA, ESA, and M. Montes (University of New South Wales, Sydney, Australia)

Negli ultimi decenni gli astronomi hanno cercato di capire la vera natura della sostanza misteriosa che costituisce la maggior parte della materia nell’Universo – la materia oscura – e di mapparne la distribuzione nell’Universo. Due astronomi australiani e spagnoli hanno utilizzato i dati del programma Frontier Fields del telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA per studiare accuratamente la distribuzione della materia oscura.

Una mappa della materia oscura

“Abbiamo trovato un modo per vedere la materia oscura”, spiega Mireia Montes (Università del New South Wales, Australia), autore principale dello studio. “Abbiamo scoperto che una luce molto debole negli ammassi di galassie, la luce intracluster, indica come si distribuisce la materia oscura.”

La luce intracluster è un sottoprodotto delle interazioni tra le galassie. Nel corso di queste interazioni, le singole stelle vengono rimosse dalle loro galassie e fluttuano liberamente all’interno del cluster. Una volta libere dalle loro galassie, finiscono dove risiede la maggior parte della massa del cluster dell’ammasso, per lo più materia oscura.

“Queste stelle hanno una distribuzione identica alla materia oscura, per quanto la nostra tecnologia attuale ci permette di studiare”, ha spiegato Montes. Sia la materia oscura che queste stelle isolate – che formano la luce intracluster – agiscono come componenti senza collisione. Questi seguono il potenziale gravitazionale del cluster stesso. Lo studio ha mostrato che la luce intracluster è allineata con la materia oscura, tracciando la sua distribuzione in modo più accurato rispetto a qualsiasi altro metodo basato su traccianti luminosi utilizzati finora.

I risultati dello studio

Questo metodo è anche più efficiente del metodo più complesso di utilizzare il lensing gravitazionale. Mentre il secondo richiede sia una ricostruzione accurata della lente che lunghe campagne spettroscopiche, il metodo presentato da Montes utilizza solo l’imaging profondo. Ciò significa che più cluster possono essere studiati con il nuovo metodo nella stessa quantità di tempo di osservazione.

I risultati dello studio consentono di esplorare la natura ultima della materia oscura. Attualmente, tutto ciò che si sa sulla materia oscura è che sembra interagire con la materia normale gravitazionalmente, ma non in altro modo. Scoprire che auto-interagisce metterebbe limiti significativi alla sua identità.

 

 

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