La materia oscura, a quanto pare, si è aggrappata alle galassie per molto tempo. La maggior parte delle galassie che esistevano 10 miliardi di anni fa aveva circa la stessa materia oscura delle galassie di oggi, contraddicendo gli studi precedenti che suggerivano che meno materia oscura si nascondesse attorno alle galassie nell'universo primordiale.
"La materia oscura era altrettanto abbondante nelle galassie che formano le stelle in un lontano passato come lo è oggi,"ha detto Alfred Tiley, astronomo della Durham University in Inghilterra e autore principale del nuovo studio. La ricerca è stata recentemente sottoposta alla rivista Monthly Avvisi della Royal Astronomical Society e pubblicata il 16 novembre sulla rivista prestampata arXiv." È una sorpresa completa, ma in realtà non sapevamo se la realtà osservativa si sarebbe allineata con le aspettative della teoria. "
La materia oscura costituisce circa l'85 percento della massa totale nel nostro universo noto, ma la misteriosa sostanza non interagisce con la luce, lasciando gli scienziati al buio circa la sua precisa natura. Quindi, invece di vederlo, gli astronomi devono fare affidamento sull'attrazione gravitazionale della materia oscura sulla materia normale, chiamata materia barionica, che compone le stelle, le nebulose e i pianeti che vediamo nel cielo notturno, nonché tutti gli alberi, le rocce e le persone sulla terra.
La materia oscura tende a raggrupparsi in aloni attorno alle galassie; gli astronomi lo hanno scoperto misurando la velocità di rotazione delle galassie. Secondo la legge di gravità di Newton, le stelle alla periferia di una galassia dovrebbero ruotare molto più lentamente di quelle al centro. Ma negli anni '60, gli astronomi trovarono veloci stelle suburbane ai margini della Via Lattea che lasciavano intendere la materia in più che si nascondeva oltre le orbite galattiche delle stelle.
Da allora gli studi hanno misurato migliaia di velocità di rotazione in tutto l'universo, confermando la presenza di questi aloni di materia oscura.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno utilizzato i dati di due sondaggi condotti su 1.500 galassie a forma di stella per calcolare i tassi di rotazione per le galassie risalenti a 10 miliardi di anni fa. Misurare con precisione la rotazione galattica lontano nel passato cosmico è difficile, perché queste antiche galassie sono incredibilmente distanti e deboli. Quindi, gli scienziati hanno stimato una media raggruppando le galassie per distanza e quindi combinando la loro luce.
"La nostra stima della quantità di materia oscura nelle galassie è una media per l'intera popolazione in ogni epoca", ha detto Tiley a Live Science. "La quantità di materia oscura all'interno delle singole galassie potrebbe variare in modo significativo."
Tenendo conto della massa e della densità della galassia, i ricercatori hanno trovato quantità quasi equivalenti di materia oscura per le galassie che esistevano molto tempo fa nel nostro passato cosmico come per le galassie nel nostro universo locale.
Ma non tutti sono completamente convinti. I risultati contraddicono gli studi precedenti che hanno scoperto che le galassie nell'universo primordiale avevano meno materia oscura rispetto alle galassie più giovani. Tali studi hanno esaminato singole galassie molto più massicce e hanno utilizzato un modello diverso per inferire la quantità di materia oscura.
"utilizza solo uno dei quattro approcci indipendenti che avevamo usato per giungere alla nostra conclusione", ha detto a Live Science Reinhard Genzel, autore principale di uno dei precedenti studi e astronomo presso il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching, in Germania.
Tiley ha scoperto che i risultati della sua squadra dipendevano fortemente dal modello che usavano. Alla fine, scelse di usare un modello che lui e i suoi colleghi trovarono più rappresentativi delle galassie a bassa massa che gli scienziati ritengono predominanti nella prima epoca.
Le simulazioni al computer suggeriscono che galassie di massa molto elevata, come quelle studiate da Genzel, sono rare nell'universo distante. "Sembra che i risultati si applichino a galassie molto grandi in questa epoca lontana, ma potrebbero non essere rappresentative di galassie con masse stellari relativamente inferiori, come quelle che abbiamo studiato nel nostro lavoro", ha detto Tiley a Live Science.
I nuovi risultati corrispondono a ciò che ci si aspetterebbe dal modello di materia prevalente "lambda cold dark" che descrive il nostro universo. Questo modello spiega come è strutturato l'universo e perché si sta espandendo a un ritmo sempre più veloce.
