A circa 13 milioni di anni luce di distanza nelle costellazioni Canes Venatici, c'è una nuvola. Quello su cui ci stiamo concentrando è Canes Venatici I, solo una piccola sezione del Supercluster della Vergine e si sta muovendo con l'espansione dell'Universo. In essa vediamo una galassia che si distingue dalla folla per un ottimo motivo ... ha pochissima o nessuna materia oscura. Il suo nome? Messier 94.
Quando il talentuoso Pierre Mechain scoprì questa galassia il 22 marzo 1781, ci vollero due giorni prima che Charles Messier avesse la possibilità di confermare la sua osservazione e catalogarla come oggetto 94. Dalle note di Messier: “Nebulosa senza stella, sopra il Cuore di Charles [alpha Canum Venaticorum], sul parallelo della stella n. 8, di sesta magnitudine dei Cani da caccia [Canes Venatici], secondo Flamsteed: Al centro è brillante e la nebulosità [è] un po 'diffusa. Assomiglia alla nebulosa che è sotto Lepus, n. 79; ma questo è più bello e più luminoso: M. Mechain lo ha scoperto il 22 marzo 1781. (diam. 2,5 ′) ”.
Mentre la maggior parte degli osservatori e alcune guide di riferimento si riferiscono a M94 come una galassia a spirale barrata (Sb), la caratteristica notevole di tutti è una struttura a doppio anello - evidenza di un nucleo galattico LINER (regione a linea di emissione nucleare a bassa ionizzazione). Il nucleo interno è un anello a stella, in cui molte stelle si formano rapidamente e subiscono supernovae a un ritmo sorprendente. Queste esplosioni di stelle possono anche essere accompagnate dalla formazione di getti galattici quando la materia cade nel buco nero centrale formando un modello di risonanza. Dice C. Munoz-Tunon: “Il rigonfiamento e la barra interna guidano il movimento del gas del disco, causando movimenti verso l'interno all'esterno dell'anello H II e verso l'esterno appena all'interno, accumulando così materiale per innescare la formazione di stelle sull'anello. Nella parte centrale la barra spinge il gas verso il centro, il che spiega la quantità sostanziale di gas nel nucleo nonostante la presenza di uno starburst fossile. I movimenti peculiari riportati in letteratura in riferimento al gas ionizzato dell'anello H II possono essere intesi come gas in caduta che incontra le onde d'urto generate dai nodi dello starburst sull'anello H II e viene sollevato sopra il disco della galassia. Lo scenario della formazione stellare che si propaga dal nucleo verso l'esterno usato per spiegare l'apparente movimento in espansione dell'anello HI non è pienamente supportato, alla luce di un confronto della posizione dell'anello HI con quella dell'anello FUV. L'anello FUV raggiunge un picco di circa 45 "-48", il che potrebbe indicare uno scenario di formazione stellare a propagazione verso l'interno. "
Ma il punto è discutibile. Secondo il lavoro di John Kormendy e Robert Kennicutt, è possibile che ciò che stiamo vedendo sia semplicemente un'illusione dello starburst causata dal nostro angolo di visione. “L'universo è in transizione. All'inizio, l'evoluzione galattica era dominata dal raggruppamento e dalla fusione gerarchici, processi violenti e rapidi. Nel lontano futuro, l'evoluzione sarà per lo più secolare al lento riarrangiamento di energia e massa che risulta da interazioni che coinvolgono fenomeni collettivi come barre, dischi ovali, struttura a spirale e aloni oscuri triassiali. Entrambi i processi sono importanti ora. Questa recensione discute l'evoluzione secolare interna, concentrandosi su una conseguenza importante, l'accumulo di densi componenti centrali nelle galassie del disco che sembrano rigonfiamenti classici, costruiti per fusione, ma che sono stati lentamente prodotti dal gas del disco. Chiamiamo questi pseudobulgi. "
Indipendentemente da ciò che ha causato la struttura del doppio anello e le curve di rotazione in declino, la vera risposta è ancora sfuggente. Stranamente è stato ciò che è stato proposto nel 2008 a rendere Messier 94 ancora più misterioso ... la mancanza di materia oscura.
Quindi, perché la materia oscura dovrebbe “importare”? Questo è facile. Conosciamo i suoi effetti gravitazionali sulla materia visibile e quindi possiamo spiegare le curve di rotazione piatte delle galassie a spirale, per non parlare della materia oscura che ha un ruolo centrale nella formazione della struttura della galassia e nell'evoluzione della galassia. Dobbiamo queste scoperte a Fritz Zwicky che ci ha detto che un alto rapporto massa / luce indica la presenza di materia oscura nelle galassie - proprio come ci ha insegnato che la materia oscura ha un ruolo anche negli ammassi di galassie. La linea di pensiero del dottor Zwicky per il momento era radicale ... Ma c'è ancora spazio per il pensiero radicale? Perchè no?
Secondo il lavoro di Joanna Jalocha, Lukasz Bratek e Marek Kutschera, le stelle luminose e il gas ordinari rappresentano tutto il materiale in M94 - senza spazio per la materia oscura. “Il confronto tra le funzioni di massa e le leggi di rotazione alla fine della sezione precedente, illustra il fatto che i modelli con distribuzioni di massa appiattite sono più efficienti rispetto ai modelli comunemente usati che assumono alone sferico. I primi sono migliori nel tenere conto sia delle alte velocità di rotazione che della struttura a bassa scala delle curve di rotazione e con una quantità notevolmente inferiore di materia rispetto alle seconde (la relazione tra rotazione e distribuzione di massa nel modello del disco è molto sensibile ai gradienti di un curva di rotazione). L'uso del modello del disco è giustificato per le galassie con curve di rotazione che violano la condizione di sfericità. Questa condizione è necessaria (anche se non sufficiente) per una distribuzione di massa sferica. La rotazione della galassia a spirale NGC 4736 può essere pienamente compresa nell'ambito della fisica newtoniana. Abbiamo trovato una distribuzione di massa nella galassia che concorda perfettamente con la sua curva di rotazione ad alta risoluzione, concorda con la distribuzione della luminosità della banda I che fornisce un basso rapporto massa-luce di 1,2 in questa banda a una massa totale di 3,43 × 1010 M e è coerente con la quantità di HI osservata nelle parti remote della galassia, lasciando poco spazio (se presente) per la materia oscura. Sorprendentemente, abbiamo raggiunto questa coerenza senza invocare l'ipotesi di un enorme alone oscuro né usare gravità modificate.
Esiste una classe di galassie a spirale, simile a NGC 4736, che non sono dominate dalla distribuzione sferica di massa a raggi più grandi. Ancora più importante, in questa regione le curve di rotazione dovrebbero essere ricostruite accuratamente per non sopravvalutare la distribuzione di massa. Per una data curva di rotazione si può facilmente determinare se un alone sferico può o meno essere permesso a grandi raggi esaminando la funzione di massa di Keplerian corrispondente alla curva di rotazione (il cosiddetto test di sfericità). Usando informazioni complementari sulla distribuzione di massa, indipendentemente dalla curva di rotazione, abbiamo superato il problema di cutoff per il modello del disco, che per una data curva di rotazione, non è stato possibile trovare una distribuzione di massa in modo univoco poiché dipendeva dall'arbitraria estrapolazione della curva di rotazione “.
Più spiegazione? Quindi entra nel MOND - Dinamiche newtoniane modificate in cui una modifica della seconda legge della dinamica di Newton (F = ma) viene utilizzata per spiegare il problema della rotazione della galassia. Afferma semplicemente che l'accelerazione non è linearmente proporzionale alla forza a valori bassi. Ma funzionerà qui? Chissà? Jacob Bekenstein afferma: “Il paradigma della dinamica newtoniana modificata (MOND) di Milgrom può vantare una serie di previsioni di successo riguardanti la dinamica galattica; questi sono fatti senza il presupposto che la materia oscura abbia un ruolo significativo. Il MOND richiede che la gravitazione si discosti dalla teoria newtoniana nel regime extragalattico in cui le accelerazioni dinamiche sono piccole. Finora le teorie della gravitazione relativistica proposte per sostenere il MOND si sono o scontrate con i test post-newtoniani della relatività generale, o non sono riuscite a fornire una significativa lente gravitazionale, o hanno violato i principi santificati esibendo onde scalari superluminali o un campo vettoriale {a priori} ".
Quindi la prossima volta che esci ad osservare le galassie, dai un'occhiata alla galassia "Cat’s Eye". Anche un piccolo telescopio rivelerà il suo nucleo luminoso, controverso e la sua forma sottile. E grazie a straordinari astrofotografi come Roth Ritter ci è permesso vedere molto di più ...
I nostri ringraziamenti vanno a Roth Ritter della Galassia settentrionale per aver condiviso il suo incredibile lavoro!
