Una galassia quasi invisibile sfida il paradigma della materia oscura

Un gruppo di astrofisici guidati da Mireia Montes, ricercatrice dell'Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC), ha scoperto la galassia più grande e diffusa finora registrata. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Astronomia e astrofisicaSono stati utilizzati i dati ottenuti dal Gran Telescopio Canarias (GTC) e dal Green Bank Radio Telescope (GBT).

Nube è una galassia nana quasi invisibile scoperta da un gruppo di ricerca internazionale guidato dall'Istituto di Astrofisica delle Isole Canarie (IAC) in collaborazione con l'Università di La Laguna (ULL) e altre istituzioni.

Il nome è stato suggerito dalla figlia di 5 anni di uno dei ricercatori del gruppo, ed è dovuto all'aspetto diffuso del corpo. La sua luminosità superficiale è così debole che è passata inosservata in varie precedenti rilevazioni di questa parte di cielo, come se fosse un fantasma. Questo perché le sue stelle sono così sparse che il “Nube” (spagnolo per “nuvola”) era quasi impercettibile.

Questa galassia appena scoperta ha una serie di proprietà specifiche che la distinguono dagli oggetti precedentemente conosciuti. Il gruppo di ricerca stima che Nobi sia una galassia nana dieci volte più debole di altre del suo tipo, ma anche dieci volte più massiccia di altri oggetti contenenti un numero simile di stelle. Per mostrare cosa significa a chiunque conosca un po' di astronomia, questa galassia è circa un terzo della dimensione della galassia via LatteaMa la sua massa è simile a quella della Piccola Nube di Magellano.

Un'immagine della Galassia Nubia attraverso diversi telescopi. Credito: SDSS/GTC/IAC

“Con le nostre attuali conoscenze, non capiamo come possa esistere una galassia con proprietà così estreme”, spiega Mireya Montes, prima autrice dell’articolo, ricercatrice presso IAC e ULL.

Da diversi anni, Ignacio Trujillo, il secondo autore dell'articolo, effettua analisi, basate su immagini SDSS (Sondaggio digitale del cielo Sloan), una specifica striscia del cielo, nell'ambito del progetto Legado del IAC Stripe 82. In una delle revisioni dei dati, hanno notato una debole macchia che sembrava abbastanza interessante da avviare un progetto di ricerca.

Il passo successivo è stato quello di utilizzare immagini multicolori e molto profonde provenienti dal Gran Telescopio Canarias (GTC), per confermare che questa macchia nella scansione non era una sorta di errore, ma un oggetto molto diffuso. A causa della sua debolezza, è difficile determinare la distanza esatta di Nobby. Utilizzando un'osservazione ottenuta con il Green Bank Telescope (GBT), negli Stati Uniti, i ricercatori hanno stimato che la distanza di Nobi sia di 300 milioni di anni luce, nonostante le prossime osservazioni utilizzando il radiotelescopio Very Large Array (VLA) e il telescopio ottico William Herschel. (WHT) all'Osservatorio del Roque de los Muchachos, La Palma, dovrebbe aiutarli a mostrare se questa distanza è corretta. “Se la galassia risultasse più vicina, sarebbe comunque un oggetto molto strano e porrebbe sfide importanti per l'astrofisica”, commenta Ignacio Trujillo.

C’è un’altra sfida all’attuale modello della materia oscura?

La regola generale è che le galassie hanno una densità di stelle molto maggiore nelle regioni interne, e che questa densità diminuisce rapidamente con l'aumentare della distanza dal centro. Tuttavia, Montes afferma che in Nobi “la densità delle stelle varia molto poco in tutto l’oggetto, motivo per cui è così debole, e non abbiamo potuto osservarla bene finché non abbiamo ottenuto le immagini molto profonde da GTC”. “

Galassia Nubia. La figura è una combinazione di un'immagine a colori e di un'immagine in bianco e nero, per la selezione dello sfondo. Credito: GTC/Mireya Montes

I principianti sconcertarono gli astronomi. A prima vistaIl team spiega che non vi è alcuna interazione o altra indicazione delle sue strane proprietà. Le simulazioni cosmologiche non sono in grado di riprodurne le proprietà “estreme”, anche sulla base di scenari diversi. “Siamo rimasti senza una spiegazione praticabile all’interno del modello cosmologico attualmente accettato, che è il modello della materia oscura fredda”, spiega Montes.

Il modello della materia oscura fredda può riprodurre strutture su larga scala nell’universo, ma ci sono scenari su piccola scala, come quello di Nobby, per i quali non può fornire una buona risposta. Abbiamo mostrato come diversi modelli teorici non riescano a riprodurlo, rendendolo uno dei casi più estremi fino ad oggi conosciuti. “È possibile che con questa galassia, e con galassie simili che potremmo trovare, possiamo trovare ulteriori prove che apriranno una nuova finestra sulla comprensione dell'universo”, commenta Montes.

“Una possibilità interessante è che le proprietà insolite di Nube ci mostrino che le particelle che compongono la materia oscura hanno una massa molto piccola”, afferma Ignacio Trujillo. Se così fosse, le proprietà insolite di questa galassia servirebbero come prova delle proprietà della fisica quantistica, ma su scala galattica. Conclude: “Se questa ipotesi sarà confermata, sarà una delle manifestazioni più belle della natura, unendo il mondo del più piccolo con il mondo del più grande”.

Riferimento: “Una galassia oscura all'incirca la massa della Piccola Nube di Magellano” di Mireya Montes, Ignacio Trujillo, Ananthan Karunakaran, Raul Infante-Saenz, Christine Speeks, Giulia Giulini, Michael Beasley, Maria Ciprian, Nocchia Ciampa, Mauro D'Onofrio, Lee Kelvin e Javier Roman, 9 gennaio 2024, Astronomia e astrofisica.
doi: 10.1051/0004-6361/202347667