L’immagine dell’Hubble Space Telescope mostra il ricco ammasso di galassie Abell 3827. Le strane strutture celesti che circondano le galassie centrali sono la vista di una galassia molto più lontana prodotta dall’effetto della lente gravitazionale.
La distribuzione della materia oscura nell’ammasso è mostrata con linee di colore blu. Vi è un’estremità di materia oscura per la galassia a sinistra significativamente spostato dalla posizione della galassia stessa, che potrebbe essere prodotto dalla prolungata interazione tra materia oscura.
Per la prima volta la materia oscura potrebbe essere stata osservata in interazione con altra materia oscura in un modo diverso dall’attrazione gravitazionale. L’osservazione di galassie in collisione effettuata con il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO e il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA ha permesso di raccogliere i primi interessanti indizi sulla natura di questa misteriosa componente dell’Universo. Infatti usando lo strumento MUSE installato sul VLT dell’ESO in Cile, insieme con immagini del telescopio orbitante Hubble, un’equipe di astronomi ha studiato la collisione simultanea di quattro galassie nell’ammasso di galassie Abell 3827. L’equipe ha potuto tracciare l’ubicazione della massa all’interno del sistema e confrontare la distribuzione della materia oscura con la posizione delle galassie luminose.
Anche se la materia oscura non si vede, l’equipe ha potuto dedurne la posizione usando una tecnica chiamata lente gravitazionale. La collisione è avvenuta per caso proprio davanti a una sorgente molto più distante e non correlata. La massa della materia oscura intorno alle galassie in collisione ha distorto lo spazio tempo, deviando il percorso dei raggi di luce provenienti dalla lontana galassia di fondo – e distorcendone l’immagine nelle caratteristiche forme arcuate.
La teoria corrente è che tutte le galassie si formino all’interno di grumi di materia oscura. Senza l’effetto vincolante della gravità dovuta alla materia oscura, galassie come la Via Lattea andrebbero a pezzi nella rotazione. Per evitarlo, l’85% della massa dell’Universo deve esistere sotto forma di materia oscura, eppure la sua vera natura rimane ancora misteriosa.
In questo studio, i ricercatori hanno osservato le quattro galassie interagenti e hanno trovato che un grumo di materia oscura era apparentemente rimasto indietro rispetto alla galassia che circonda. La materia oscura è ora a circa 5000 anni luce (50 000 milioni di milioni di chilometri) indietro rispetto alla galassia – la sonda Voyager della NASA impiegherebbe 90 milioni di anni a coprire questa distanza.
Un ritardo tra la materia oscura e la galassia ad essa associata è previsto durante la collisione se la materia oscura interagisce con se stessa, anche se debolmente, grazie a forze diverse dalla gravità. La materia oscura non è mai stata osservata prima d’ora interagire in modo diverso dalla forza di gravità.
Il primo autore Richard Massey dell’Università di Durham spiega: «Eravamo abituati a pensare che la materia oscura stesse lì tranquilla, badando solo a se stessa, fatta eccezione per l’attrazione gravitazionale. Ma se la materia oscura venisse rallentata durante la collisione, potrebbe essere la prima evidenza di una diversa fisica nella zona oscura – l’Universo nascosto intorno a noi».
Questo risultato discende da un altro recente di questa stessa equipe, che ha osservato 72 scontri tra ammassi di galassie e trovato che la materia oscura interagisce molto poco con se stessa. Il nuovo lavoro invece riguarda il moto delle singole galassie, invece che degli ammassi di galassie. I ricercatori sostengono che lo scontro tra queste galassie potrebbe essere durato più a lungo che la collisione osservata nello studio precedente – permettendo agli effetti di una forza di attrito anche minima di crescere nel tempo e produrre un ritardo misurabile.
Presi insieme, questi due risultati restringono per la prima volta i possibili comportamenti della materia oscura” la materia oscura interagisce più di questo, ma meno di quello. Massey ha aggiunto: «Stiamo finalmente costringendo la materia oscura all’angolo, spingendo la nostra conoscenza da due direzioni diverse».
Questa ricerca è stata presentata in un articolo intitolato “The behaviour of dark matter associated with 4 bright cluster galaxies located in the 10 kpc core of Abell 3827” che verrà pubblicato sulla rivsita Monthly Notices of the Royal Astronomical Society il 15 aprile 2015.