Una nuova galassia quasi priva di materia oscura riapre uno dei temi più complessi dell’astrofisica moderna. Si chiama NGC 1052-DF9 ed è stata individuata nella stessa regione cosmica in cui si trovano DF2 e DF4, altre due galassie dalle caratteristiche simili. La scoperta amplia una sequenza già considerata anomala e offre nuovi elementi per studiare il rapporto tra materia visibile, gravità e formazione galattica.
DF9 appartiene a una stretta fascia di spazio vicina alla grande galassia NGC 1052. In quest’area sono presenti nove galassie disposte lungo una linea, una configurazione che potrebbe derivare da un evento estremamente violento avvenuto nel passato. L’ipotesi presa in esame dagli astronomi descrive uno scontro tra due galassie ad altissima velocità, capace di separare la materia ordinaria dalla materia oscura.
Tre galassie anomale nella stessa regione cosmica
La presenza di DF9 accanto a DF2 e DF4 rende il quadro più difficile da spiegare come una semplice eccezione. Gli astronomi si trovano di fronte a una sequenza di galassie diffuse che sembrano condividere la stessa caratteristica: la massa osservata coincide quasi interamente con quella delle stelle e del gas visibili.
Secondo Michael Keim, dottorando in astrofisica alla Graduate School of Arts and Sciences di Yale e primo autore dello studio, una linea di galassie prive di materia oscura non era mai stata osservata. Il ricercatore ritiene che il sistema offra prove rilevanti a favore di un processo di formazione estremo, diverso da quelli normalmente associati alla nascita delle galassie.
Il punto centrale riguarda proprio la posizione delle tre strutture. DF2, DF4 e DF9 non appaiono isolate in zone casuali dell’universo, ma si trovano lungo una stessa fascia. Questa distribuzione sostiene l’idea di un’origine comune, forse legata a un’unica collisione cosmica in grado di produrre più galassie povere di materia oscura.
L’evento avrebbe coinvolto due sistemi lanciati uno contro l’altro a velocità molto elevate. Durante l’impatto, il gas e la materia ordinaria avrebbero subito forti interazioni, mentre la materia oscura avrebbe seguito un comportamento diverso. Da questa separazione sarebbero nate piccole galassie composte quasi soltanto da materiale visibile.
La massa di DF9 coincide con quella delle stelle
Per determinare le caratteristiche di DF9, i ricercatori hanno studiato la sua luce estremamente debole. In precedenza, l’oggetto era stato interpretato come un possibile buco nero supermassiccio. Le nuove analisi hanno permesso di riconoscerne la vera natura e di misurare il movimento delle stelle presenti al suo interno.
Le osservazioni sono state condotte con il Keck Cosmic Web Imager, uno strumento installato presso l’osservatorio W. M. Keck alle Hawaii. Dalla velocità delle stelle, gli astronomi hanno ricavato una stima della massa complessiva della galassia.
Il risultato indica un valore pari a circa 100 milioni di masse solari. Questa cifra corrisponde alla quantità di materia visibile rilevata attraverso le osservazioni. Non emerge quindi la presenza di una componente aggiuntiva abbastanza grande da essere attribuita alla materia oscura.
In una galassia tradizionale con dimensioni simili, il contributo invisibile dovrebbe essere molto più elevato. Se DF9 contenesse la quantità di materia oscura prevista dai modelli più diffusi, la sua massa totale supererebbe 10 miliardi di masse solari. La differenza tra il valore atteso e quello misurato è enorme.
La materia osservabile risulta dunque sufficiente a spiegare il comportamento delle stelle. È proprio questo elemento a rendere DF9 così particolare: la dinamica interna non richiede una grande massa nascosta per giustificare le velocità rilevate.
La materia oscura torna al centro del dibattito
La materia oscura è stata proposta per spiegare diversi fenomeni astronomici che la sola materia visibile non riesce a descrivere. Le stelle situate nelle zone esterne delle galassie ruotano spesso a velocità troppo alte rispetto alla massa osservabile. Anche il movimento delle galassie negli ammassi richiede una quantità di materia superiore a quella rilevata tramite la luce.
Da queste discrepanze nasce l’idea di una componente invisibile che interagisce soprattutto attraverso la gravità. Questa sostanza non emette luce, non la riflette e non viene rilevata direttamente con gli strumenti tradizionali. La sua presenza viene dedotta dagli effetti gravitazionali esercitati su stelle, gas e galassie.
DF9 presenta uno scenario opposto. In questo caso, la massa visibile basta a spiegare la struttura. Un simile risultato può essere interpretato come un indizio a favore dell’esistenza fisica della materia oscura. Se essa può essere separata dalla materia ordinaria durante un evento cosmico violento, allora potrebbe comportarsi come una componente indipendente.
Keim ha osservato che le galassie vengono di solito associate ad aloni di materia oscura, grandi strutture invisibili nelle quali si concentrano gas e stelle. DF9 e le altre due galassie indicano invece che, in condizioni estreme, la formazione stellare può avvenire anche fuori da questi aloni.
DF9 mette alla prova le teorie alternative sulla gravità
La scoperta interviene anche nel confronto tra il modello basato sulla materia oscura e le teorie che modificano le leggi della gravità. Tra queste rientrano le Modified Newtonian Dynamics, spesso indicate con l’acronimo MOND.
Questi modelli cercano di spiegare le anomalie osservate nelle galassie senza ricorrere a una massa invisibile. L’idea di base prevede che la gravità possa comportarsi in modo diverso su scale molto grandi o in presenza di accelerazioni estremamente deboli.
Una galassia priva di materia oscura rappresenta un banco di prova importante. Se il comportamento delle stelle può essere descritto attraverso la sola materia osservabile, mentre altre galassie richiedono una componente invisibile, la separazione tra i due tipi di materia acquista maggiore peso.
NGC 1052-DF9 non risolve il mistero della materia oscura, ma aggiunge un nuovo elemento alle ricerche. La sua posizione, la massa ridotta e il legame con DF2 e DF4 rafforzano l’ipotesi di un’antica collisione capace di produrre più galassie anomale lungo la stessa direzione.
Le prossime osservazioni dovranno chiarire se le altre galassie presenti nella fascia mostrano caratteristiche analoghe. Una conferma estesa a più oggetti renderebbe ancora più solida l’idea di un’origine comune e aiuterebbe a ricostruire uno degli eventi più estremi mai ipotizzati nella formazione galattica.
