Un team che utilizza il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA ha scoperto un nuovo tipo di oggetto astronomico: una nube di materia oscura, priva di stelle e ricca di gas, considerata una “reliquia” o un residuo della formazione delle galassie primordiali. Soprannominata “Nuvola-9”, questa è la prima rilevazione confermata di un tale oggetto nell’Universo. La scoperta contribuisce alla comprensione della formazione delle galassie, dell’Universo primordiale e della natura della materia oscura stessa. “Questa è la storia di una galassia fallita”, ha affermato il ricercatore principale del programma, Alejandro Benitez-Llambay dell’Università Milano-Bicocca. “Nella scienza, di solito impariamo di più dai fallimenti che dai successi. In questo caso, non vedere stelle è ciò che dimostra la correttezza della teoria. Ci dice che abbiamo trovato nell’Universo locale un elemento costitutivo primordiale di una galassia che non si è ancora formata”.
“Questa nube è una finestra sull’Universo oscuro”, ha spiegato Andrew Fox, membro del team di AURA/STScI per l’Agenzia Spaziale Europea. “Sappiamo dalla teoria che la maggior parte della massa dell’Universo dovrebbe essere costituita da materia oscura, ma è difficile rilevarla perché non emette luce. Cloud-9 ci offre un raro sguardo su una nube dominata dalla materia oscura”.
L’oggetto è chiamato Nube HI a Reionizzazione Limitata, o “RELHIC”. Il termine “HI” si riferisce all’idrogeno neutro, e “RELHIC” descrive una nube di idrogeno originaria dei primordi dell’Universo, un residuo fossile che non ha formato stelle. Per anni, gli scienziati hanno cercato prove di un simile oggetto fantasma teorico. Solo quando hanno puntato Hubble verso la nube, confermando che è effettivamente priva di stelle, hanno trovato supporto alla teoria.
“Prima di usare Hubble, si potrebbe sostenere che questa sia una debole galassia nana che non potevamo vedere con i telescopi terrestri. Semplicemente non erano abbastanza sensibili da riuscire a scoprire stelle”, ha spiegato l’autore principale Gagandeep Anand dello STScI. “Ma con l’Advanced Camera for Surveys di Hubble, siamo in grado di stabilire che non c’è nulla lì”. E’ quanto riporta esahubble in un articolo.
La scoperta
La scoperta di questa nube reliquia è stata una sorpresa. “Tra i nostri vicini galattici, potrebbero esserci alcune case abbandonate”, ha detto Rachael Beaton dell’STScI, anche lei membro del team di ricerca.
Si ritiene che le RELHIC siano nubi di materia oscura che non sono state in grado di accumulare abbastanza gas per formare stelle. Rappresentano una finestra sulle fasi iniziali della formazione delle galassie. Cloud-9 suggerisce l’esistenza di molte altre piccole strutture dominate dalla materia oscura nell’Universo: altre galassie fallite. Questa scoperta fornisce nuove informazioni sulle componenti oscure dell’Universo, difficili da studiare attraverso le osservazioni tradizionali, che si concentrano su oggetti luminosi come stelle e galassie.
Gli scienziati studiano le nubi di idrogeno vicino alla Via Lattea da molti anni, e queste nubi tendono a essere molto più grandi e irregolari di Nube-9. Rispetto ad altre nubi osservate, Nube-9 è più piccola, più compatta e fortemente sferica, il che la rende molto diversa dalle altre nubi.
Il nucleo di questo oggetto è composto da idrogeno neutro e ha un diametro di circa 4.900 anni luce. L’idrogeno gassoso in Nuvola-9 ha una massa pari a circa 1 milione di volte quella del Sole. Ma se la pressione del gas bilancia la gravità della nube di materia oscura, come sembra essere, Nuvola-9 deve essere fortemente dominata dalla materia oscura, con una massa di circa 5 miliardi di masse solari.
Cloud-9 è un esempio delle strutture e dei misteri che non riguardano le stelle. Osservare solo le stelle non fornisce un quadro completo. Studiare il gas e la materia oscura aiuta a comprendere meglio cosa accade in questi sistemi, cosa che altrimenti non sarebbe nota.
Dal punto di vista osservativo, identificare queste galassie fallite è difficile perché gli oggetti vicini le eclissano. Tali sistemi sono anche vulnerabili agli effetti ambientali come la pressione di compressione, che può rimuovere gas mentre la nube si muove nello spazio intergalattico. Questi fattori riducono ulteriormente il loro numero previsto.
La reliquia senza stelle è stata scoperta tre anni fa nell’ambito di un’indagine radio condotta dal Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) di Guizhou, in Cina, una scoperta successivamente confermata dal Green Bank Telescope e dal Very Large Array negli Stati Uniti. Ma solo con Hubble i ricercatori hanno potuto stabilire definitivamente che la galassia mancante non contiene stelle.
Cloud-9 è stata semplicemente chiamata in sequenza, essendo la nona nube di gas identificata alla periferia di una galassia a spirale vicina, Messier 94 (M94). La nube è vicina a M94 e sembra avere un’associazione fisica con la galassia. I dati radio ad alta risoluzione mostrano lievi distorsioni del gas, che potrebbero indicare un’interazione tra la nube e la galassia.
La nube potrebbe eventualmente formare una galassia in futuro, a patto che diventi più massiccia, anche se le modalità con cui ciò accadrebbe sono oggetto di speculazione. Se fosse molto più grande, diciamo più di 5 miliardi di volte la massa del nostro Sole, sarebbe collassata, avrebbe formato stelle e sarebbe diventata una galassia che non sarebbe diversa da qualsiasi altra galassia che vediamo. Se fosse molto più piccola, il gas avrebbe potuto disperdersi e ionizzarsi e non ne sarebbe rimasto molto. Ma si trova in una posizione ideale in cui potrebbe rimanere come RELHIC.
L’assenza di stelle in questo oggetto offre una finestra unica sulle proprietà intrinseche delle nubi di materia oscura. Si prevede che la rarità di tali oggetti e il potenziale per future indagini favoriranno la scoperta di altre “galassie fallite” o “reliquie”, con conseguenti approfondimenti sull’universo primordiale e sulla fisica della materia oscura.
Questo risultato è stato pubblicato su The Astrophysical Journal Letters ed è stato presentato in una conferenza stampa in occasione del 247° incontro dell’American Astronomical Society.
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