Metti alla prova le stelle della galassia nana

Questa immagine mostra la distribuzione della materia oscura (sopra) e delle stelle (sotto) ottenuta nelle simulazioni delle galassie nane. Crediti: E. Garaldi, C. Porciani, E. Romano-Díaz/University of Bonn for the ZOMG Kollaboration

Di nuovo tornano alla ribalta, dopo questo recente articolo, le galassie nane come chiave d’accesso alla scottante questione che toglie il sonno agli astronomi: esiste veramente la materia oscura? Un gruppo di ricercatori principalmente dell’Università di Bonn in Germania, utilizzando sofisticate simulazioni al computer ha mostrato, in un nuovo studio pubblicato su Physical Review Letters, che la risposta è celata nel moto delle stelle che popolano le galassie satellite della Via Lattea. Galassie piccole, appunto, ma che secondo le osservazioni dovrebbero contenere una percentuale altissima di materia oscura.

Utilizzando uno dei più potenti supercalcolatori esistenti, i ricercatori hanno simulato la distribuzione della materia, sia luminosa che oscura, nelle galassie nane, concentrandosi in particolare modo su una relazione, chiamata di accelerazione radiale. Vediamo di cosa si tratta.

Nelle galassie a disco, le stelle si muovono in orbite circolari attorno al centro galattico. L’accelerazione che le costringe a cambiare continuamente direzione è causata dall’attrazione di tutta la materia presente nella galassia. La relazione di accelerazione radiale (Rar) descrive la relazione tra questa accelerazione e quella causata dalla sola materia visibile, fornendo un’indicazione sulla struttura delle galassie medesime e sulla distribuzione della materia in esse.

Cristiano Porciani

«Abbiamo simulato, per la prima volta, la relazione di accelerazione radiale di galassie nane basandosi sul presupposto che la materia oscura esista», commenta Cristiano Porciani dell’Argelander-Institut für Astronomie all’Università di Bonn. «Il risultato è che le galassie nane si comportano come versioni ridotte delle galassie più grandi».

Ma se invece si suppone che non vi sia alcuna materia oscura, e che la gravità “funzioni” in un qualche modo diverso da quello pensato da Newton? «In questo caso, la relazione di accelerazione radiale delle galassie nane dipende fortemente dalla distanza dalla galassia madre, cosa che non accade se la materia oscura esiste», risponde Emilio Romano-Díaz, ricercatore dello stesso gruppo.

È proprio questa differenza, secondo gli autori, a rendere le galassie nane satelliti un potente strumento per determinare se la materia oscura esista davvero. La missione Gaia, lanciata dall’Agenzia spaziale europea (Esa) nel 2013, potrebbe essere in grado di fornire una risposta.

Enrico Garaldi

Gaia è stata progettata per studiare le stelle nella Via Lattea e nelle sue galassie satellite con un dettaglio senza precedenti, raccogliendo finora un’enorme quantità di dati. Tuttavia, ci vorranno probabilmente ancora anni per risolvere questo enigma.

«Misurazioni individuali non sono sufficienti per testare le piccole differenze che abbiamo trovato nelle nostre simulazioni», spiega Enrico Garaldi, studente di dottorato all’Università di Bonn e primo firmatario dello studio. «Ma con misure ripetute dovremmo riuscire a ottenere la precisione richiesta. Prima o poi dovrebbe essere possibile determinare se le stelle delle galassie nane raffigurano un universo in cui è presente materia oscura, oppure no».

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