Grazie a nuove osservazioni dell’universo primordiale si è visto come la materia oscura rappresentasse circa il 60% delle galassie.
Durante gli anni 70, mentre esploravano galassie distanti per determinarne la massa, le dimensioni e altre caratteristiche, gli astronomi notarono qualcosa di interessante. Quando esaminarono la velocità di rotazione di queste galassie (le loro curve di rotazione), scoprirono che le parti esterne ruotavano più velocemente del previsto. In breve, il loro comportamento suggeriva che fossero molto più massicce di quanto sembrassero. Ciò portò alla teoria secondo cui, oltre a stelle, gas e polvere, le galassie erano circondate da un “alone” di massa misteriosa e invisibile, ciò che divenne noto come materia oscura (DM). Fu la famosa astronoma Vera C. Rubin, da cui prende il nome il Vera C. Rubin Observatory (ex LSST), a proporre per prima che la DM svolgesse un ruolo importante nell’evoluzione galattica. Da allora gli astronomi hanno teorizzato che gli aloni della DM devono essere esistiti poco dopo il Big Bang e sono stati parte integrante della formazione delle prime galassie. In uno studio recente, un team internazionale ha esaminato le regioni centrali di due galassie che esistevano 13 miliardi di anni fa. Le loro osservazioni hanno confermato che la DM ha dominato gli aloni di questi quasar, offrendo una nuova visione dell’evoluzione delle galassie nell’universo primordiale.
Nuclei galattici primordiali
Utilizzando i dati dell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), il team è stato in grado di visualizzare la linea di emissione del carbonio ionizzato (C II) in due galassie situate a 13 miliardi di anni luce di distanza. Come la “linea dell’idrogeno” (HI), questa si riferisce alla linea spettrale creata dalla transizione del carbonio elementare in carbonio ionizzato. In questo modo, sono stati in grado di studiare la dinamica del gas all’interno dei nuclei galattici attivi (AGN o quasar) di queste galassie primitive. La natura attiva di queste galassie indica che hanno buchi neri supermassicci (SMBH) al loro centro.
Hanno quindi utilizzato numerosi modelli per determinare la velocità dei gas (non parametrica) e la distribuzione di massa (parametrica) delle galassie. In questo sono stati assistiti da DysmalPy e 3D Barolo, due strumenti software specificamente progettati per misurare le curve di rotazione delle galassie. Secondo i loro risultati, che hanno catturato le curve di rotazione dalle regioni interne alla periferia, la materia oscura rappresentava circa il 60% di queste galassie primordiali.
Universo primordiale e locale
“Vera Rubin ha fornito la prima prova della materia oscura utilizzando le curve di rotazione delle galassie locali vicine. Stiamo utilizzando la stessa tecnica, ma ora nell’Universo primordiale“, ha affermato il professore dell’IPMU Kavli (e coautore dello studio) John D. Silverman.
È interessante notare che studi precedenti sulle galassie nell’universo primordiale hanno rivelato una frazione di massa bassa di DM nelle loro periferie. Tuttavia, i dati ottenuti da Fei e dai suoi colleghi hanno mostrato una curva di rotazione piatta, simile alle galassie a disco massivo osservate nell’universo locale. Le scoperte del team hanno fatto luce sulla relazione intricata tra materia DM e SMBH e offrono suggerimenti cruciali su come le galassie si sono evolute dall’Universo primordiale a ciò che osserviamo oggi.
Per saperne di più
- Leggi l’articolo originale su Universe Today
- Leggi l’approfondimento tecnico su Kvali Institute
- Leggi il paper scientifico intitolato “Assessing the Dark Matter Content of Two Quasar Host Galaxies at z ∼ 6 through Gas Kinematics” e pubblicato su The Astrophysical Journal
