Nessuna traccia di aloni di materia oscura


La galassia nana NGC1427A attraversa l’ammasso di galassie Fornax e subisce perturbazioni che non sarebbero possibili se questa galassia fosse circondata da un pesante ed esteso alone di materia oscura, come richiesto dalla cosmologia standard.

Secondo il modello standard della cosmologia, la grande maggioranza delle galassie è circondata da un alone di particelle di materia oscura. Questo alone è invisibile, ma la sua massa esercita una forte attrazione gravitazionale sulle galassie che si trovano nelle vicinanze.

Un nuovo studio condotto dall’Università di Bonn (Germania) e dall’Università di Saint Andrews (Scozia) mette in discussione questa visione dell’Universo. I risultati suggeriscono che le galassie nane del secondo ammasso di galassie più vicino alla Terra – noto come Ammasso di Fornax – sono prive di tali aloni di materia oscura.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Le galassie nane sono galassie piccole e deboli che di solito si trovano negli ammassi di galassie o vicino a galassie più grandi. Per questo motivo, potrebbero risentire degli effetti gravitazionali delle loro compagne più grandi. “Introduciamo un modo innovativo di testare il modello standard basato sulla misura in cui le galassie nane sono disturbate dalle ‘maree’ gravitazionali delle galassie più grandi vicine“, ha dichiarato Elena Asencio, dottoranda presso l’Università di Bonn e autrice principale dell’articolo. Le maree si verificano quando la gravità di un corpo tira in modo diverso le diverse parti di un altro corpo. Sono simili alle maree sulla Terra, che si formano perché la luna esercita una forza maggiore sul lato della Terra rivolto verso la luna.

L’ammasso di Fornax ha una ricca popolazione di galassie nane. Recenti osservazioni mostrano che alcune di queste nane appaiono distorte, come se fossero state perturbate dall’ambiente dell’ammasso. “Tali perturbazioni nelle nane di Fornax non sono attese secondo il Modello Standard“, ha detto Pavel Kroupa, professore all’Università di Bonn e all’Università Carlo di Praga. “Questo perché, secondo il Modello Standard, gli aloni di materia oscura di queste nane dovrebbero in parte schermarle dalle maree sollevate dall’ammasso“.

Gli autori hanno analizzato il livello di disturbo previsto per le nane, che dipende dalle loro proprietà interne e dalla loro distanza dal centro gravitazionale dell’ammasso. Le galassie con grandi dimensioni ma basse masse stellari e le galassie vicine al centro dell’ammasso sono più facilmente disturbate o distrutte. I ricercatori hanno confrontato i risultati con il livello di disturbo osservato, evidente dalle fotografie scattate dal VLT Survey Telescope dell’European Southern Observatory.

Elena Asencio afferma che “il confronto ha mostrato che, se si vogliono spiegare le osservazioni con il modello standard. Le nane Fornax dovrebbero già essere distrutte dalla gravità del centro dell’ammasso anche quando le maree che essa solleva su una nana sono sessantaquattro volte più deboli dell’autogravità della nana stessa“. Questo non solo è controintuitivo, ma contraddice anche studi precedenti, secondo i quali la forza esterna necessaria per disturbare una galassia nana è circa uguale all’autogravità della nana stessa.

Contraddizione con il modello standard

Da ciò gli autori hanno concluso che, nel modello standard, non è possibile spiegare le morfologie osservate delle nane di Fornax in modo autoconsistente. Hanno ripetuto l’analisi utilizzando la dinamica milgromiana (MOND). Invece di ipotizzare aloni di materia oscura che circondano le galassie, la teoria MOND propone una correzione alla dinamica newtoniana, in base alla quale la gravità subisce una spinta nel regime delle basse accelerazioni.

Non eravamo sicuri che le galassie nane sarebbero state in grado di sopravvivere all’ambiente estremo di un ammasso di galassie in MOND, a causa dell’assenza di aloni protettivi di materia oscura in questo modello“, ha detto il dottor Indranil Banik dell’Università di St Andrews. “Ma i nostri risultati mostrano un notevole accordo tra le osservazioni e le aspettative della MOND per il livello di disturbo delle nane di Fornax“.

È entusiasmante vedere che i dati ottenuti con il telescopio di rilevazione VLT hanno permesso di testare in modo così approfondito i modelli cosmologici“, hanno dichiarato Aku Venhola dell’Università di Oulu (Finlandia) e Steffen Mieske dell’European Southern Observatory, coautori dello studio.

Non è la prima volta che uno studio che verifica l’effetto della materia oscura sulla dinamica e sull’evoluzione delle galassie conclude che le osservazioni si spiegano meglio quando queste non sono circondate da materia oscura.

Il numero di pubblicazioni che mostrano incompatibilità tra le osservazioni e il paradigma della materia oscura continua ad aumentare ogni anno. È ora di iniziare a investire più risorse in teorie più promettenti“, ha dichiarato Pavel Kroupa, membro delle aree di ricerca transdisciplinari sulla modellazione e sulla materia dell’Università di Bonn.

Il dottor Hongsheng Zhao dell’Università di St Andrews ha aggiunto che i loro “risultati hanno importanti implicazioni per la fisica fondamentale. Ci aspettiamo di trovare altre nane disturbate in altri ammassi, una previsione che altri team dovrebbero verificare“.

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