Alla maggior parte delle galassie sembra mancare molto del loro materiale. Ora che i ricercatori sembrano aver finalmente trovato quella massa mancante, contraddice gli attuali modelli di formazione delle galassie.

Per molto tempo si è pensato che mancasse gran parte della massa delle grandi galassie. Ma ora che è stato scoperto, sembra essere un problema ancora più grande per la nostra comprensione dell’Universo, scrivono gli astronomi in un articolo non ancora sottoposto a peer review.

Sfuggente

Le osservazioni dell’ultimo decennio hanno dimostrato che le galassie delle dimensioni della Via Lattea hanno molta meno materia barionica – cioè materia normale, non materia oscura – rivelarsi più di quanto ci aspettassimo. Questa aspettativa si basa sul rapporto tra materia oscura e materia ordinaria nell’universo. Questo sembrava indicare che le galassie contengono solo circa il 20% della materia che dovrebbero contenere.

Gli studi degli anni successivi hanno rivelato circa la metà di questo materiale mancante nelle nubi attorno alle galassie, il cosiddetto mezzo circumgalattico freddo. L’altra metà è rimasta sfuggente.

Ora prendi un astronomo Fabrice Nicastro dell’Istituto Nazionale di Astrofisica in Italia e i suoi colleghi hanno utilizzato i dati del telescopio spaziale XMM-Newton e dell’Osservatorio a raggi X Chandra per trovare il resto del materiale mancante. Ha funzionato, ma ora sembra che ce ne siano di nuovo troppi.

I ricercatori hanno esaminato tre galassie. Anche questi potenti telescopi non potrebbero mappare individualmente la materia nelle galassie. I ricercatori hanno quindi dovuto “impilare” insieme le osservazioni delle tre galassie, in modo da misurare la luce di tutte e tre insieme, piuttosto che delle singole galassie.

Mezzo circumgalattico

I ricercatori hanno trovato segni che il gas freddo nel mezzo circumgalattico conteneva gas più caldo. Ha una massa di centinaia di miliardi di masse solari. “La quantità di massa è sufficiente per spiegare la massa mancante nelle galassie”, dice Nicastro. “Questa prova rivela la maggior parte dei barioni nelle galassie”.

Ma c’è un problema: la domanda non è affatto da considerarsi mancante. Le simulazioni di giovani galassie mostrano che potenti venti stellari, causati da processi come la formazione stellare e le supernove, hanno espulso gran parte della materia barionica da queste galassie quando erano giovani. Quindi sono nati con la quantità di materia prevista, ed è stata poi respinta.

Ma significa anche che la materia “mancante” dovrebbe essere sparita da tempo e quindi non dovrebbe essere in giro nel mezzo galattico circostante. “Pensavamo che questi barioni dovessero essere davvero mancati, avrebbero dovuto esplodere fuori dalla galassia”, dice l’astronomo Vikram Ravi dal California Institute of Technology, “Da quel punto di vista, è un risultato straordinario, se regge”. Se la materia mancante c’è davvero, dovremo ripensare il funzionamento delle galassie.

Struttura e grumi

Ma prima, questi risultati devono essere confermati. Un modello più accurato dell’esatta distribuzione della materia potrebbe alterare la quantità misurata. “Quando guardiamo l’alone della Via Lattea, troviamo una discreta quantità di struttura e protuberanze”, afferma Ravi. “Penso che sia necessario un confronto con simulazioni dettagliate e con la Via Lattea per interpretare meglio questi dati”.

Confrontare altre galassie con la Via Lattea sarà cruciale negli anni a venire, poiché non abbiamo la capacità di esaminare in dettaglio il mezzo circumgalattico delle galassie oltre la nostra. “Una o due ulteriori conferme possono essere fornite da osservazioni estremamente lunghe con gli attuali satelliti a raggi X XMM-Newton e Chandra. Ma per poter davvero fare studi sul mezzo circumgalattico sono necessari nuovi strumenti di misura», spiega Nicastro.

Potrebbe passare un decennio o più prima che i nuovi telescopi siano pronti a svelare davvero il mistero della materia non così persa.