Hubble risolve un enigma astronomico: osservata galassia che strappa materia oscura alla vicina

Le forze di gravità della galassia vicina NGC 1035 hanno strappato la materia oscura da NGC 1052-DF4 e la stanno facendo a pezzi

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Nuovi dati del telescopio spaziale Hubble della NASA / ESA forniscono ulteriori prove per l’interruzione delle maree nella galassia NGC 1052-DF4. Questo risultato spiega una precedente scoperta secondo cui a questa galassia manca la maggior parte della sua materia oscura. Studiando la distribuzione della luce e degli ammassi globulari della galassia, gli astronomi hanno concluso che le forze di gravita’ della galassia vicina NGC 1035 hanno strappato la materia oscura da NGC 1052-DF4 e stanno ora facendo a pezzi la galassia.

Nel 2018 un team internazionale di ricercatori che utilizzava il telescopio Hubble ha scoperto, per la prima volta, una galassia nel nostro vicinato cosmico a cui manca la maggior parte della sua materia oscura. Questa scoperta della galassia NGC 1052-DF2 e’ stata una sorpresa per gli astronomi, poiche’ si e’ capito che la materia oscura (DM) e’ un costituente chiave negli attuali modelli di formazione ed evoluzione delle galassie. Infatti, senza la presenza di DM, il gas primordiale non avrebbe una forza di gravita’ sufficiente per iniziare a collassare e formare nuove galassie. Un anno dopo, e’ stata scoperta un’altra galassia che manca della materia oscura, NGC 1052-DF4, che ha ulteriormente innescato intensi dibattiti tra gli astronomi sulla natura di questi oggetti.

regione galassia NGC 1052 DF4
Credit: M. Montes et al.

Ora, i nuovi dati di Hubble sono stati usati per spiegare il motivo della mancanza di materia oscura in NGC 1052-DF4, che risiede a 45 milioni di anni luce di distanza. Mireia Montes dell’Universita’ del New South Wales in Australia ha guidato un team internazionale di astronomi a studiare la galassia utilizzando l’imaging ottico profondo. Hanno scoperto che la materia oscura mancante puo’ essere spiegata dagli effetti dell’interruzione delle maree. Le forze di gravita’ della vicina galassia massiccia NGC 1035 stanno facendo a pezzi NGC 1052-DF4. Durante questo processo, la materia oscura viene rimossa e le stelle sentono gli effetti dell’interazione con un’altra galassia in una fase successiva.

Fino ad ora, la rimozione della materia oscura in questo modo e’ rimasta nascosta agli astronomi in quanto puo’ essere osservata solo utilizzando immagini estremamente profonde che possono rivelare caratteristiche estremamente deboli. “Abbiamo utilizzato Hubble in due modi per scoprire che NGC 1052-DF4 sta vivendo un’interazione“, ha spiegato Montes. “Questo include lo studio della luce della galassia e della distribuzione della galassia degli ammassi globulari”. Grazie all’alta risoluzione di Hubble, gli astronomi hanno potuto identificare la popolazione di ammassi globulari della galassia. Il telescopio Gran Telescopio Canarias (GTC) da 10,4 metri e il telescopio IAC80 alle Canarie, in Spagna, sono stati utilizzati anche per completare le osservazioni di Hubble studiando ulteriormente i dati.

materia oscuraNon e’ sufficiente dedicare molto tempo all’osservazione dell’oggetto, ma un trattamento accurato dei dati e’ fondamentale“, ha spiegato il membro del team Rau’l Infante-Sainz dell’Instituto de Astrofi’sica de Canarias in Spagna. “Era quindi importante utilizzare non solo un telescopio / strumento, ma diversi (sia terrestri che spaziali) per condurre questa ricerca. Con l’alta risoluzione di Hubble, possiamo identificare gli ammassi globulari e quindi con la fotometria GTC otteniamo le proprieta’ fisiche“. Si pensa che gli ammassi globulari si formino negli episodi di intensa formazione stellare che ha modellato le galassie. Le loro dimensioni compatte e la loro luminosita’ li rendono facilmente osservabili e sono quindi buoni traccianti delle proprieta’ della galassia che li ospita. In questo modo, studiando e caratterizzando la distribuzione spaziale degli ammassi in NGC 1052-DF4, gli astronomi possono sviluppare una visione dello stato attuale della galassia stessa. L’allineamento di questi ammassi suggerisce che siano stati “spogliati” dalla galassia ospite, e questo supporta la conclusione che si sta verificando un’interruzione delle maree.

Studiando la luce della galassia, gli astronomi hanno anche trovato prove di code di marea, che sono formate da materiale che si allontana da NGC1052-DF4 – questo supporta ulteriormente la conclusione che si tratta di un evento di disturbo. Ulteriori analisi hanno concluso che le parti centrali della galassia rimangono intatte e solo il 7% della massa stellare della galassia e’ ospitato in queste code di marea. Cio’ significa che la materia oscura, che e’ meno concentrata delle stelle, e’ stata precedentemente e preferenzialmente spogliata dalla galassia, e ora anche la componente stellare esterna sta iniziando a essere spogliata.

“Questo risultato e’ un buon indicatore del fatto che, mentre la materia oscura della galassia e’ evaporata dal sistema, solo ora le stelle stanno iniziando a subire il meccanismo di interruzione”, ha spiegato il membro del team Ignacio Trujillo dell’Instituto de Astrofisica de Canarias in Spagna. “Col tempo, NGC1052-DF4 sara’ cannibalizzato dal grande sistema attorno a NGC1035, con almeno alcune delle loro stelle che fluttuano libere nello spazio profondo”. La scoperta di prove a sostegno del meccanismo di interruzione delle maree come spiegazione per la materia oscura mancante della galassia non solo ha risolto un enigma astronomico, ma ha anche portato un sospiro di sollievo agli astronomi. Senza di esso, gli scienziati si troverebbero di fronte a dover rivedere la nostra comprensione delle leggi di gravita’. “Questa scoperta – ha concluso Montes – concilia le conoscenze esistenti su come si formano ed evolvono le galassie con il modello cosmologico piu’ favorevole”.