I dati X di Chandra della Nasa hanno permesso di rivelare una galassia nel cui nucleo sembrerebbe essere racchiusa più materia oscura del previsto. La galassia in questione, isolata per miliardi di anni, si chiama Markarian 1216 (abbreviata in Mrk 1216) e nella parte destra dell’immagine riportata sotto è mostrata in luce visibile, così come fotografata dal telescopio spaziale Hubble della Nasa.
Markarian 1216. Crediti: X-ray: Nasa/Cxc/Univ. of California Irvine/D. Buote; Optical: Nasa/Stsci
Mrk 1216 appartiene a una famiglia di galassie ellittiche caratterizzate da un nucleo più densamente popolato di stelle rispetto alla maggior parte delle altre galassie. Gli astronomi sospettano che queste galassie discendano da galassie rosse e compatte chiamate red nuggets (noccioli rossi), formatesi circa un miliardo di anni dopo il Big Bang, ma la cui crescita si è arrestata circa 10 miliardi di anni fa.
Se questa ipotesi di evoluzione è corretta, la materia oscura in Mrk 1216 e nelle galassie simili dovrebbe essere ben compressa al loro interno. Per verificare quest’ipotesi, una coppia di astronomi – David Buote e Aaron Barth, entrambi della University of California di Irvine – ha studiato la luminosità X e la temperatura del gas caldo a diverse distanze dal centro di Mrk 1216, al fine di riuscire a “pesare” quanta materia oscura esiste nel centro della galassia. I colori più brillanti al centro dell’immagine di Chandra (a sinistra, nell’immagine sopra) rappresentano la maggiore densità di gas caldo nel nucleo della galassia.
Secondo il nuovo studio, circa 3 o 4 miliardi di anni dopo il Big Bang si sarebbe formato un alone di materia oscura attorno alle stelle nel centro di Mrk 1216. La formazione di questo nocciolo rosso è caratteristica di un’ampia gamma di galassie ellittiche attualmente visibili. Tuttavia, a differenza di Mrk 1216, la dimensione della maggior parte delle galassie ellittiche giganti ha continuato a crescere allorché galassie più piccole, nel corso del tempo cosmico, sono state a esse inglobate. Mentre per Mrk 1216 sembra non essere andata così: la crescita parrebbe essere andata in stallo negli ultimi 10 miliardi di anni.
In passato, gli astronomi avevano stimato che il buco nero supermassiccio di Mrk 1216 fosse più massiccio del previsto, per una galassia della sua massa. Tuttavia, questo studio più recente ha concluso che la massa del buco nero è probabilmente inferiore a circa quattro miliardi di volte la massa del Sole, il che significa che potrebbe non essere insolitamente massiccio, per una galassia grande come Mrk 1216.
I ricercatori hanno inoltre cercato tracce di attività da parte del buco nero supermassiccio (outburst) nel centro della galassia. Hanno trovato le prove dell’esistenza di cavità nel gas caldo simili a quelle osservate in altre galassie massicce e ammassi di galassie, come Perseo, che potrebbero testimoniare questa attività, ma sono necessari più dati per avere una conferma definitiva.
I dati di Mrk 1216 forniscono anche informazioni utili sulla materia oscura. Nello studio, gli astronomi hanno interpretato i dati di Chandra usando entrambi i modelli di gravità standard “newtoniani” e una teoria alternativa nota come dinamica newtoniana modificata (Mond), sviluppata per eliminare la necessità di introdurre materia oscura nelle galassie. I risultati hanno mostrato che entrambe le teorie della gravità richiedono la stessa straordinaria quantità di materia oscura nel centro di Mrk 1216, eliminando così la necessità di fare ricorso alla teoria Mond.
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal l’articolo “The Extremely High Dark Matter Halo Concentration of the Relic Compact Elliptical Galaxy Mrk 1216” di David A. Buote e Aaron J. Barth
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