Con una pausa, i ricercatori hanno trovato una spiegazione per le galassie povere di materia oscura

La macchia di luce leggermente sfocata al centro dell'immagine è la galassia DF2, dispersa in modo che le altre galassie siano chiaramente visibili dietro di essa.
Ingrandisci / La macchia di luce leggermente sfocata al centro dell’immagine è la galassia DF2, dispersa in modo che le altre galassie siano chiaramente visibili dietro di essa.

La prima prova della materia oscura erano le galassie che si comportavano come se contenessero molta più materia di quella che potrebbe essere spiegata dalla massa delle loro stelle. Da allora, abbiamo trovato molte altre indicazioni che l’universo sta nuotando con la materia che possiamo dedurre solo dall’effetto della gravità. La prova originale che le galassie della struttura della materia oscura persistessero.

Fino a quel momento imbarazzante nel 2018 in cui sembravamo scoprire l’esistenza di Quasi una galassia priva di materia oscura. Sebbene ci fossero dubbi su questa scoperta iniziale, i ricercatori alla fine hanno scoperto una seconda galassia che era molto simile. Questo era un problema, dal momento che non avevamo idea di come si formassero galassie come questa.

Ora, i ricercatori hanno annunciato che durante l’esecuzione di un modello di formazione di galassie, un certo numero di galassie povere di materia oscura sono apparse naturalmente. E tracciando il modello per vedere come sono nate quelle galassie, i ricercatori possono fornire una spiegazione per questi misteri.

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Galassie e materia oscura sono difficili da separare. I modelli dell’universo primordiale suggeriscono che la materia oscura si sia fusa in filamenti (che… abbiamo scoperto) che si incontrano in nodi che hanno una maggiore densità di materia. Questi nodi, a loro volta, hanno attratto la materia visibile, provocando la formazione di ammassi di galassie attorno a loro. Queste galassie fonderanno quindi molta materia oscura, che ha modellato la loro crescita attraverso fusioni e processi strutturali fino ad oggi. Pertanto, è difficile capire come una galassia possa finire con così poca materia oscura.

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Di conseguenza, quando è stata annunciata per la prima volta la scoperta di una galassia apparentemente povera di materia oscura, i dubbi erano alti. Gran parte di questa incertezza si concentrava sulla distanza dalla galassia a noi, che era cruciale per stimare la sua massa e quindi il suo contenuto di materia oscura. Ma lo stesso team ha identificato una seconda galassia che sembra condividere molte delle stesse caratteristiche della prima problematica.

Un altro motivo per essere sospettosi è che non avevamo idea di come si fosse formato questo tipo di galassia. Abbiamo fatto molti modelli della formazione delle galassie, compresi i modelli iniziati prima della formazione dei filamenti di materia oscura. Se le galassie povere di materia oscura fossero una parte naturale dell’evoluzione dell’universo, probabilmente vedremmo dei modelli produrne una. Ma non c’erano notizie di nessuno presente.

Quindi, ci restano due galassie apparenti eccentriche. Abbiamo domande sulle loro reali caratteristiche e nessun indizio su come potrebbero apparire. Questa non è una condizione patologica.

modello aggiornato

Ma la soluzione potrebbe provenire da diversi ricercatori che cercano di fare qualcosa di completamente diverso. Quello che stavano facendo era modellare l’evoluzione delle galassie usando un pacchetto software all’avanguardia chiamato FIRE-2 (per “Reazioni in ambienti realistici”). Sebbene non dicano cosa stavano cercando di guardare, affermano che non erano galassie povere di materia oscura: “Noi notiamo che non ci aspettavamo che ciò accadesse in anticipo (cioè, le nostre simulazioni non erano state originariamente progettate per questo scopo).”

Indipendentemente dall’intento, l’esecuzione del modello ha prodotto sette galassie che erano quasi prive di materia oscura. I ricercatori hanno chiamato questi nomi dopo i sette clan Cherokee, che significano cose come Blue, Deer e Wolf ma anche cose come Long Hair e Wild Potato. Le ultime due frasi sono impostate per alcune frasi inaspettate nel documento di astronomia, come “Ad esempio, l’uccello mostra code a forma di S a bassa luminosità, mentre i capelli lunghi sembrano indisturbati”.

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Ad ogni modo, la cosa utile qui è che il modello ha salvato informazioni sugli stati intermedi, il che significa che possiamo eseguire simulazioni nel tempo e vedere come queste galassie immaginarie sono finite senza materia oscura. Ma quello che sta diventando chiaro è che quelle galassie non sono nate in quel modo. Tutti e sette erano, a un certo punto della simulazione, come tipiche piccole galassie con supplementi naturali di materia oscura.

Invece, ogni piccola galassia ha perso la sua materia oscura a causa di quella che puoi vedere come una fusione fallita con una galassia molto più grande. Dal punto di vista delle simulazioni, che si basano su metriche come la distribuzione della massa all’interno di una galassia, i ricercatori le definiscono “incontri ravvicinati”. Ma dal punto di vista di come sarebbe una fusione fallita se l’avessimo immaginata mentre stava accadendo, la maggior parte delle stelle della piccola galassia si troverebbe all’interno della regione occupata dalle stelle più grandi della galassia. In breve, la piccola galassia sembrava essere stata inghiottita prima che apparisse in qualche modo dall’altra parte.

Ma la piccola galassia non appariva invariata. Sebbene sia apparsa fino alla metà delle sue stelle, quasi tutto il gas e la materia oscura sono finiti nella galassia più grande.

Se le statistiche mostrate in questo modello sono generalmente applicabili, potrebbero esserci molte altre galassie carenti di materia oscura al di fuori delle due galassie che abbiamo trovato finora. Il team di ricerca stima che fino al 30% delle enormi galassie nell’universo debba orbitare nelle vicinanze. Che suona come un invito a osservare gli astronomi a darsi da fare e trovare di più.

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Astronomia della natura, 2019. DOI: 10.1038 / s41550-021-01598-4 (Informazioni sui DOI).

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