Gli astronomi hanno osservato un’enorme galassia chiamata NGC 1277 che sembra non avere traccia di materia oscura, andando contro le previsioni del modello standard.
Secondo i nostri modelli cosmologici predominanti, la materia oscura rappresenta circa l’85% della massa dell’Universo. Mentre gli sforzi in corso per studiare questa massa misteriosa e invisibile non hanno prodotto prove dirette, gli astrofisici sono stati in grado di misurarne l’influenza osservando aloni di materia oscura, lenti gravitazionali e l’effetto della Relatività Generale su strutture cosmiche su larga scala. Ora gli astronomi hanno osservato una enorme galassia che sembra essere priva o con ridotta quantità di materia oscura! Il team, guidato dai membri dell’Instituto Astrofisica de Canarias (IAC) lo ha notato durante l’osservazione di NGC 1277. Questa galassia lenticolare, scoperta a 240 milioni di anni luce di distanza nella costellazione del Perseo, è parecchie volte più massiccia della Via Lattea.
Questa è la prima volta che viene trovata una galassia massiccia che non mostra segni di materia oscura, il che rappresenta una seria sfida per i nostri attuali modelli cosmologici.
Una galassia priva di materia oscura
Secondo il Modello Standard della Cosmologia, il cosiddetto Lambda-CDM, la materia oscura ha giocato un ruolo intrinseco nella formazione e nell’evoluzione del cosmo (e lo svolge ancora). In teoria, questa massa invisibile esisteva poco dopo il Big Bang e formava aloni che attraevano idrogeno gassoso neutro in dischi vorticosi.
Questo gas è stato trascinato in nubi sempre più dense, innescando la formazione delle prime stelle e galassie. Oggi la materia oscura è una componente importante di tutte le galassie massicce ed è evidente dalle loro curve di rotazione, dalle lenti che creano e dalle loro interazioni con le stelle circostanti e il mezzo intergalattico.
Tuttavia, quando il team ha misurato la massa di NGC 1277, ha osservato solo la distribuzione dovuta a quella delle stelle. Da ciò, hanno dedotto che la materia oscura non poteva rappresentare più del 5% della massa della galassia all’interno del raggio osservato, sebbene le loro osservazioni indicassero che poteva essere del tutto assente.
Questo risultato non si adatta ai modelli cosmologici attualmente accettati, che includono la materia oscura. L’importanza delle galassie più antiche nell’aiutarci a capire come si sono formate le galassie primordiali è stata la ragione per il team ha deciso di osservare NGC 1277 con uno spettrografo a campo integrale. Dagli spettri sono stati ricavate mappe cinematiche che hanno permesso di calcolare la distribuzione della massa all’interno della galassia fino a un raggio di circa 20.000 anni luce.
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Una sfida al modello standard
Nel loro documento, il team descrive NGC 1277 come un prototipo di “galassia reliquia”, una classe molto rara che non interagisce con le galassie vicine. Si ritiene che queste galassie siano i resti di galassie giganti che si sono formate poco dopo il Big Bang. Tuttavia, il modello Lambda-CDM prevede che la materia oscura dovrebbe rappresentare almeno il 10% delle galassie massicce come NGC 1277, sino un massimo del 70% per questo particolare tipo.
Ci sono due possibili spiegazioni per questa discrepanza. La prima è che l’interazione gravitazionale con il mezzo circostante all’interno dell’ammasso di galassie in cui si trova questa galassia abbia strappato via la sua materia oscura. L’altra è che la materia oscura sia stata espulsa dal sistema quando la galassia si è formata dalla fusione di frammenti protogalattici che le hanno dato origine.
Tuttavia, nessuna di queste spiegazioni è soddisfacente per il team. Nel prossimo futuro si prevede di indagare ulteriormente sul mistero conducendo osservazioni con lo strumento WHT Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) sul William Herschel Telescope (WHT), situato presso l’Osservatorio di Roque de los Muchachos sull’isola di La Palma. Se le misurazioni della velocità di WEAVE dovessero confermare che NGC 1277 non ha materia oscura, potrebbero gettare seri dubbi su teorie alternative, come la Dinamica Newtoniana Modificata (MOND).
Questa discrepanza tra le osservazioni e ciò che ci aspetteremmo è un enigma, e forse anche una sfida per il modello standard. Anche se la materia oscura in una galassia specifica può essere persa, una legge di gravità modificata deve essere universale, non può avere eccezioni, quindi una galassia priva di essa è una confutazione di questo tipo di alternative alla materia oscura.
Queste osservazioni potrebbero anche far luce sull’enorme buco nero supermassiccio della galassia, che è di circa 17 miliardi di masse solari, o 4.250 volte quella di Sagittarius A* al centro della Via Lattea! Secondo alcuni astronomi, i buchi neri potrebbero essere la fonte della materia oscura che si sono formati dal collasso dell’alone della stessa durante l’Universo primordiale. E non va dimenticato il mistero delle galassie di materia oscura come il curioso caso di FAST J0139+4328 che, al contrario, sono quasi interamente composte di materia oscura.
Le missioni di prossima generazione come Euclid potranno fornire nuove informazioni esaminando l’espansione del cosmo dal Big Bang. Queste osservazioni mirano a misurare l’influenza della Materia Oscura (e dell’Energia Oscura) sulla più grande delle scale cosmiche. I risultati di questi e altri studi risolveranno il dibattito in corso rivelando se esiste davvero una misteriosa massa invisibile o se la nostra comprensione della gravità (come descritta dalla Relatività Generale) dovrà essere rivista.
Riferimenti: Universe Today, Astronomy & Astrophysics
