L'impressione di un artista di due galassie in collisione. Immagine di credito: ESO Clicca per ingrandire
La materia oscura è una sostanza misteriosa che sembra rappresentare il 25% della massa dell'Universo. Gli astronomi europei hanno misurato la quantità di materia oscura in diverse galassie e hanno scoperto che una grande parte di esse è sbilanciata; i loro movimenti interni sono molto disturbati. Ciò significa che molte galassie - fino al 40% - hanno recentemente attraversato fusioni o quasi collisioni.
Studiando diverse decine di galassie distanti, un team internazionale di astronomi ha scoperto che le galassie avevano la stessa quantità di materia oscura rispetto alle stelle 6 miliardi di anni fa rispetto a oggi. Se confermato, questo suggerisce un'interazione molto più stretta tra materia oscura e normale di quanto si credesse in precedenza. Gli scienziati hanno anche scoperto che ben 4 galassie su 10 sono sbilanciate. Questi risultati hanno gettato una nuova luce su come le galassie si formano e si evolvono poiché l'Universo aveva solo metà della sua età attuale.
"Ciò può implicare che le collisioni e la fusione siano importanti nella formazione e nell'evoluzione delle galassie", ha dichiarato Francois Hammer, Osservatorio di Parigi, Francia e uno dei leader del team.
Gli scienziati erano interessati a scoprire come le galassie che sono lontane - così viste com'erano quando l'Universo era più giovane - si sono evolute in quelle vicine. In particolare, volevano studiare l'importanza della materia oscura nelle galassie.
"La materia oscura, che costituisce circa il 25% dell'Universo, è una semplice parola per descrivere qualcosa che non capiamo davvero", ha affermato Hector Flores, co-leader. "Osservando come ruota la galassia, sappiamo che la materia oscura deve essere presente, altrimenti le strutture gigantesche si dissolverebbero".
Nelle galassie vicine e nella nostra Via Lattea per quella materia, gli astronomi hanno scoperto che esiste una relazione tra la quantità di materia oscura e le stelle ordinarie: per ogni chilogrammo di materiale all'interno di una stella ci sono circa 30 chilogrammi di materia oscura. Ma questa relazione tra materia oscura e ordinaria è ancora presente nel passato dell'Universo?
Ciò ha richiesto la misurazione della velocità in diverse parti di galassie distanti, un esperimento piuttosto complicato: le misurazioni precedenti non erano effettivamente in grado di sondare queste galassie con dettagli sufficienti, poiché dovevano selezionare una singola fenditura, cioè una sola direzione, attraverso la galassia.
Le cose sono cambiate con la disponibilità dello spettrografo multi-oggetto GIRAFFE, ora installato sul Kueyen Unit Telescope da 8,2 m del Very Large Telescope dell'ESO presso il Paranal Observatory (Cile).
In una modalità, nota come "spettroscopia 3D" o "campo integrato", questo strumento può ottenere spettri simultanei di aree più piccole di oggetti estesi come galassie o nebulose. Per questo, 15 bundle di fibre dispiegabili, le cosiddette Integral Field Unit (IFU), cfr. ESO PR 01/02, vengono utilizzati per effettuare meticolose misurazioni di galassie distanti. Ogni IFU è un microscopico array di lenti bidimensionali all'avanguardia con un'apertura di 3 x 2 arcsec2 sul cielo. È come l'occhio di un insetto, con venti micro-lenti accoppiate a fibre ottiche che conducono la luce registrata in ogni punto del campo alla fessura di ingresso dello spettrografo.
"GIRAFFE su VLT dell'ESO è l'unico strumento al mondo in grado di analizzare simultaneamente la luce proveniente da 15 galassie che coprono un campo visivo grande quasi quanto la luna piena", ha affermato Mathieu Puech, autore principale di uno degli articoli che presentano il risultati. "Ogni galassia osservata in questa modalità è suddivisa in aree più piccole continue in cui gli spettri sono ottenuti allo stesso tempo."
Gli astronomi hanno usato GIRAFFE per misurare i campi di velocità di diverse decine di galassie distanti, portando alla sorprendente scoperta che fino al 40% delle galassie distanti erano "fuori equilibrio" - i loro movimenti interni erano molto disturbati - un possibile segno che lo sono mostrando ancora le conseguenze delle collisioni tra galassie.
Quando si sono limitati a solo quelle galassie che apparentemente hanno raggiunto il loro equilibrio, gli scienziati hanno scoperto che la relazione tra la materia oscura e il contenuto stellare non sembrava essersi evoluta negli ultimi 6 miliardi di anni.
Grazie alla sua squisita risoluzione spettrale, GIRAFFE consente anche per la prima volta di studiare la distribuzione del gas in funzione della sua densità in galassie così distanti. I risultati più spettacolari rivelano un possibile deflusso di gas ed energia guidato dall'intensa formazione stellare all'interno della galassia e da una gigantesca regione di gas molto caldo (regione HII) in una galassia in equilibrio che produce molte stelle.
"Tale tecnica può essere ampliata per ottenere mappe di molte caratteristiche fisiche e chimiche di galassie distanti, permettendoci di studiare in dettaglio come hanno assemblato la loro massa durante tutta la loro vita", ha detto Fran? Ois Hammer. "Per molti aspetti, GIRAFFE e la sua modalità di campo multi-integrale ci danno un primo assaggio di ciò che sarà realizzato con futuri telescopi estremamente grandi."
Fonte originale: Comunicato stampa ESO
