Una struttura su larga scala, assimilabile a un foglio cosmico che avvolge la Via Lattea, fornisce un quadro interpretativo coerente per la dinamica e il moto delle galassie nel suo intorno locale.
Simulazioni astronomiche mostrano che la materia oscura oltre il Gruppo Locale è distribuita soprattutto lungo un grande piano, con vaste regioni vuote sopra e sotto. Questa struttura “piatta” è fondamentale per spiegare correttamente i movimenti delle galassie vicine e le masse della Via Lattea e di Andromeda.
Andromeda e Via Lattea
Simulazioni al computer realizzate da astronomi dell’Università di Groningen, in collaborazione con gruppi di ricerca in Germania, Francia e Svezia, indicano che la maggior parte della materia oscura al di fuori del Gruppo Locale di galassie—che comprende la Via Lattea e la Galassia di Andromeda—è distribuita lungo un piano esteso. Sopra e sotto tale piano si osservano regioni di bassa densità (grandi vuoti). Questa configurazione “piatta” della distribuzione di massa risulta necessaria per riprodurre coerentemente i moti osservati delle galassie vicine e le masse dinamiche della Via Lattea e di Andromeda.
Il grande piano cosmico: come è organizzato il nostro vicinato galattico
Quasi un secolo fa, l’astronomo Edwin Hubble dimostrò che la maggior parte delle galassie osservabili presenta uno spostamento verso il rosso, indicando che si sta allontanando dalla Via Lattea. Questa evidenza osservativa costituisce uno dei pilastri empirici del modello cosmologico dell’espansione dell’universo, coerente con la teoria del Big Bang.
Tuttavia, già all’epoca delle prime osservazioni, erano note alcune eccezioni significative. In particolare, la Galassia di Andromeda mostra uno spostamento verso il blu, corrispondente a una velocità radiale di avvicinamento di circa 100 km/s rispetto alla Via Lattea.
Negli ultimi decenni, l’attenzione degli astronomi si è concentrata su un’apparente discrepanza dinamica: la maggior parte delle galassie massicce nelle vicinanze, ad eccezione di Andromeda, mostra moti di recessione e non sembra essere significativamente vincolata dal potenziale gravitazionale del Gruppo Locale, che comprende la Via Lattea, Andromeda e numerose galassie satelliti. Tale comportamento solleva interrogativi sulla distribuzione della massa, inclusa la materia oscura, e sull’influenza relativa dell’espansione cosmica su scale locali.
Un team internazionale di ricercatori, guidato dal dottorando Ewoud Wempe dell’Istituto Kapteyn di Groningen, ha proposto una soluzione a questo problema mediante simulazioni numeriche avanzate. I risultati indicano che la distribuzione di massa nelle regioni immediatamente esterne al Gruppo Locale — comprendente anche la componente di materia oscura che avvolge le galassie — è organizzata in una struttura appiattita su scala cosmologica, estesa per decine di milioni di anni luce. Al di sopra e al di sotto di tale struttura si osservano ampie regioni sottodense (vuoti cosmici). Il modello ottenuto è in grado di riprodurre in modo coerente sia la distribuzione spaziale sia le proprietà cinematiche delle galassie osservate nel nostro intorno cosmico.
Gemelli Virtuali e Dinamica delle Galassie Circostanti
Il modello computazionale è stato inizializzato a partire da condizioni primordiali dell’universo, assumendo una distribuzione di massa coerente con le osservazioni del fondo cosmico a microonde. L’evoluzione dinamica del sistema è stata quindi simulata mediante calcolo numerico ad alte prestazioni, con l’obiettivo di riprodurre le proprietà attuali del Gruppo Locale, includendo massa, posizione e velocità della Via Lattea e della galassia di Andromeda, nonché le caratteristiche cinematiche di 31 galassie situate nelle regioni limitrofe. Il risultato consiste in una serie di simulazioni che possono essere interpretate come “gemelli virtuali” dell’ambiente cosmico locale.
Nel caso di una distribuzione di massa iniziale approssimativamente omogenea (piatta), le 31 galassie circostanti presentano velocità compatibili con i dati osservativi. In particolare, tali galassie risultano in moto di allontanamento rispetto al Gruppo Locale, nonostante l’attrazione gravitazionale esercitata da quest’ultimo.
Questo comportamento può essere spiegato considerando che, per le galassie situate nel piano principale della distribuzione, la forza gravitazionale del Gruppo Locale è compensata dall’influenza gravitazionale della materia distribuita su scale più ampie nello stesso piano. Al contrario, nelle regioni al di fuori del piano, dove ci si aspetterebbe un moto di accrescimento verso il Gruppo Locale, si osserva una carenza di galassie, suggerendo una distribuzione anisotropa della materia su larga scala.
I risultati ottenuti dalla ricerca
Secondo il ricercatore principale Ewoud Wempe, questo studio rappresenta la prima stima della distribuzione e della velocità della materia oscura nella regione circostante la Via Lattea e la Galassia di Andromeda. «Stiamo esplorando tutte le possibili configurazioni locali dell’universo primordiale che potrebbero aver condotto alla formazione del Gruppo Locale. È significativo che il nostro modello sia coerente sia con le previsioni del modello cosmologico standard, sia con la dinamica osservata del nostro ambiente locale», ha dichiarato Wempe.
Anche Amina Helmi ha espresso soddisfazione per i risultati ottenuti, sottolineando che la questione della distribuzione di massa nel Gruppo Locale ha rappresentato una sfida per gli astronomi per diversi decenni. «È entusiasmante constatare che, basandoci esclusivamente sui moti delle galassie, possiamo ricostruire una distribuzione di massa in grado di riprodurre accuratamente le posizioni delle galassie all’interno e immediatamente al di fuori del Gruppo Locale», ha affermato Helmi.
Fonte:
