Coelum Astronomia 210 - 2017 - Page 95

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Rappresentazione schematica di galassie a disco in rotazione nell'Universo primordiale (a destra) e al giorno d'oggi (a sinistra). Le osservazioni compiute con il VLT (Very Large Telescope) dell'ESO suggeriscono che questi dischi di galassie con formazione stellare massiccia nell'Universo primordiale erano meno influenzati dalla materia oscura (mostrata in rosa) che era meno concentrata. Di conseguenza, le parti esterne delle galassie distanti ruotano più lentamente delle zone corrispondenti nelle galassie dell'Universo locale. Le curve di rotazione, invece che essere piatte, scendono significativamente all'aumentare del raggio. Crediti: ESO.

Ciò che hanno trovato è molto interessante: diversamente dalle galassie a spirale dell’Universo attuale, le regioni esterne di queste galassie distanti sembrano ruotare più lentamente delle regioni centrali – suggerendo che ci fosse meno materia oscura di quanto previsto. Questo nuovo risultato non mette in discussione la necessità di materia oscura come componente fondamentale dell’Universo o la sua quantità totale, piuttosto suggerisce che la materia oscura fosse distribuita differentemente all’interno e intorno ai dischi delle galassie ai primordi, se confrontata con quanto osserviamo oggi.

«Sorprendentemente, le velocità di rotazione non sono costanti, ma diminuiscono a mano a mano che ci si allontana dal centro della galassia», commenta Reinhard Genzel, primo autore dell’articolo su Nature. «Ci sono probabilmente due cause. La prima: la maggior parte di queste galassie sono fortemente dominate da materia ordinaria, mentre la materia oscura gioca un ruolo molto inferiore rispetto all’Universo locale. La seconda: questi dischi primordiali erano molto più turbolenti delle galassie a spirale che vediamo nei nostri dintorni cosmici».

Entrambi gli effetti sembrano diventare più evidenti a mano a mano che gli astronomi guardano più indietro nel tempo, nell’Universo primordiale. Ne consegue che 3 o 4 miliardi di anni dopo il Big Bang il gas presente nelle galassie si

fosse già condensato in un disco piatto e rotante, mentre l’alone di materia oscura che le circonda fosse rimasto distribuito

in modo più ampio

e diffuso. Apparentemente, sono occorsi molti più miliardi di anni perché anche la materia oscura si condensasse, in

modo tale che il suo effetto dominante

sulla velocità di rotazione del disco galattico può essere visto solo oggi.

Questa spiegazione è consistente con le osservazioni che mostrano che le galassie primordiali avevano molto più gas ed erano più compatte delle galassie di oggi.

Le sei galassie descritte nello studio appartengono a un campione più ampio, di un centinaio di galassie a disco distanti e con alta formazione stellare. Oltre alle misure individuali citate prima, è stata creata una curva di rotazione media combinando i segnali più deboli delle altre galassie. La curva composita mostra la stessa tendenza – la velocità diminuisce allontanandosi dal centro della galassia – così come lo studio di altri 240 dischi con alta formazione stellare.

Modelli dettagliati mostrano che mentre la materia ordinaria oggi, di solito, costituisce in media la metà della massa totale di tutte le galassie, nelle galassie ai redshift più alti ne domina invece completamente la dinamica.

Sotto. Confronto tra le galassie a disco in rotazione nell'Universo distante (a destra) e al giorno d'oggi (a sinistra. Nella seconda, le stelle della regione esterna orbitano rapidamente a causa delle presenza di grandi quantità di materia oscura (in rosa). La galassia a destra, che si trova nell'Universo distante (10 miliardi di anni fa), ruota più lentamente nella zona esterna poichè la materia oscura è più diffusa. La differenza in questa simulazione è stata esagerata per rendere più chiaro l'effetto. Crediti: ESO/L. Calçada.