Immagine composita della lente gravitazionale SDP.81 che mostra l’immagine distorta, ottenuta con ALMA, della galassia più lontana (archi rossi) e l’immagine ottica, ottenuta con Hubble, della galassia vicina alla lente (oggetto blu al centro). Analizzando le distorsioni, gli astronomi hanno determinato che una scura galassia nana (il punto bianco) è appostata a quasi 4 miliardi di anni luce di distanza. Crediti: Y. Hezaveh, Stanford Univ.; ALMA (NRAO/ESO/NAOJ); NASA/ESA Hubble Space Telescope
Come il trucchetto di un prestigiatore… la galassia nana c’è ma non si vede, si nasconde da qualche parte dietro una galassia più grande a 4 miliardi di anni luce. A scoprirla è stato il telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) analizzando i dati raccolti osservando la lente gravitazionale SDP.81. In questa immagine potete vedere sottili distorsioni che non sono altro che segni rivelatori di una scura galassia nana nascosta nell’alone di una galassia molto più grande.
Due anni fa, ALMA studiò la galassia SDP.81 a diverse risoluzioni angolari: il sistema appariva deformato dall’effetto dello strong gravitational lensing, testimoniato da una debole emissione di forma circolare: il cosiddetto anello di Einstein. La lente gravitazionale è un effetto in cui la luce di una galassia distante è deviata dall’influenza gravitazionale di una galassia più vicina a chi osserva, che agisce come una lente e fa apparire la galassia alle sue spalle più grande e più luminosa. È necessario però che la galassia più distante sia quasi perfettamente situata dietro la “galassia lente”. Il fenomeno venne previsto da Einstein nella sua Teoria generale della relatività. Si tratta di un modo raro ma potente di osservare oggetti molto lontani, quindi impossibili da osservare con la strumentazione classica.
Un gruppo di ricercatori guidati da Yashar Hezaveh ha analizzato i dati di ALMA dell’ESO: «Siamo in grado di trovare questi oggetti invisibili allo stesso modo in cui si può vedere una goccia di pioggia su una finestra. Sai che ci sono perché distorcono l’immagine degli oggetti di sfondo», ha spiegato Hezaveh. Nel caso delle galassie le distorsioni sono generate dall’influenza gravitazionale della materia oscura, cioè l’80% della massa dell’Universo e che ancora non conosciamo.
Per le loro analisi, i ricercatori hanno sfruttato migliaia di computer che hanno lavorato in parallelo per molte settimane, tra cui Blue Waters, il più potente supercomputer del National Science Foundation. L’obiettivo è stato quello di scovare particolari anomalie per la ricerca di anomalie sottili che avevano una controparte coerente e misurabile in ogni “banda”radio. Da questi calcoli combinati, i ricercatori sono riusciti a studiare come mai prima l’alone della galassia lente, scoprendo qualcosa di strano – un’anomalia di meno di un millesimo della massa della Via Lattea.
Secondo gli esperti, questa anomalia potrebbe essere causata da una galassia satellite di materia scura dominata dalla galassia lente. La maggior parte delle galassie dovrebbero essere piene di galassie nane simili, ma individuarle si è dimostrato impegnativo. Anche intorno alla nostra Via Lattea, tra le migliaia di oggetti satelliti che si pensa esistano, gli astronomi ne hanno identificati solo 40 o giù di lì. La maggior parte delle galassie nane non sono visibili perché sono principalmente composte da materia oscura invisibile ed emettono pochissima luce. E il mistero si infittisce.
In ogni caso, la ricerca ha fatto passi da gigante. Pensate che misurando la “rugosità” della materia oscura è possibile misurarne la temperatura. Cosa vuole dire? Contando il numero di piccoli grumi che la materia oscura lascia intorno a galassie distanti, gli astronomi possono dedurre la temperatura della materia oscura, che ha un forte influsso sull’uniformità del nostro Universo.
ALMA è un potente strumento e sembra perfetto per questo tipo di ricerche. Hezaveh ha aggiunto: «Siamo sicuri che ALMA può efficacemente scoprire queste galassie nane. Il nostro prossimo passo è quello di cercarne di più e di censirle per capire se esiste la possibilità di trovare particelle di materia oscura con una temperatura calda».
Per saperne di più:
- Leggi lo studio pubblicato su Astrophysical Journal “Detection of lensing substructure using ALMA observations of the dusty galaxy SDP.81“, di Yashar D. Hezaveh, Neal Dalal, Daniel P. Marrone, Yao-Yuan Mao, Warren Morningstar, Di Wen, Roger D. Blandford, John E. Carlstrom, Christopher D. Fassnacht, Gilbert P. Holder, Athol Kemball, Philip J. Marshall, Norman Murray, Laurence Perreault Levasseur, Joaquin D. Vieira, Risa H. Wechsler