Rappresentazione artistica della Via Lattea. Crediti: Pablo Carlos Budassi
La Via Lattea è una galassia a spirale barrata. Barrata perché i bracci a spirale che si estendono attraverso il disco, non partono dal suo centro bensì da una spessa barra composta da miliardi di stelle, che ruota nello stesso verso della galassia. Secondo un nuovo studio condotto da ricercatori della University College London (Ucl) e della University of Oxford, la rotazione della barra della Via Lattea è rallentata di circa un quarto dalla sua formazione. Per 30 anni gli astrofisici hanno previsto un tale rallentamento, ma questa è la prima volta che viene misurato.
Secondo i ricercatori, il rallentamento fornisce nuove informazioni sulla natura della materia oscura, che agisce come un contrappeso che rallenta la rotazione. Nello studio, pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, gli scienziati hanno analizzato le osservazioni effettuate dal telescopio spaziale Gaia di un grande gruppo di stelle – il flusso di Ercole – che sono in risonanza con la barra, ovvero ruotano attorno alla galassia alla stessa velocità di rotazione della barra. Queste stelle sono intrappolate gravitazionalmente dalla barra, mentre ruota. Lo stesso fenomeno si verifica con gli asteroidi troiani di Giove, che orbitano attorno ai punti di Lagrange di Giove (davanti e dietro a Giove). Se la rotazione della barra fosse rallentata, ci si aspetterebbe di trovare queste stelle più lontano nella galassia, mantenendo il loro periodo orbitale abbinato a quello della rotazione della barra.
I ricercatori hanno scoperto che le stelle nel flusso di Ercole hanno una impronta chimica definita: sono ricche di elementi più pesanti (definiti “metalli” in astronomia), indice del fatto che si sono allontanate dal centro galattico, dove le stelle e il gas in cui si formano hanno un contenuto in metalli 10 volte più grande, rispetto alla parte esterna della Galassia. Usando questi dati, il team ha dedotto che la barra – composta da miliardi di stelle e mille miliardi di masse solari – ha rallentato la sua rotazione di almeno il 24 per cento, da quando si è formata.
«Gli astrofisici sospettano da tempo che la barra rotante al centro della nostra galassia stia rallentando, ma abbiamo trovato le prime prove di ciò che sta accadendo solo adesso», afferma il co-autore Ralph Schoenrich della Ucl Physics & Astronomy. «Il contrappeso che rallenta questa rotazione deve essere la materia oscura. Fino ad ora, siamo stati in grado di dedurre la materia oscura solo mappando il potenziale gravitazionale delle galassie e sottraendo il contributo dalla materia visibile. La nostra ricerca fornisce un nuovo tipo di misurazione della materia oscura: non della sua energia gravitazionale, ma della sua massa inerziale (la risposta dinamica), che rallenta la rotazione della barra».
Si pensa che la Via Lattea, come altre galassie, sia incorporata in un “alone” di materia oscura che si estende ben oltre il suo bordo visibile. La materia oscura è invisibile e la sua natura è sconosciuta, ma la sua esistenza si evince dal moto delle galassie che si comportano come se fossero avvolte in una massa significativamente maggiore di quella che possiamo vedere. Si pensa che nell’universo ci sia circa cinque volte più materia oscura della normale materia visibile. Teorie alternative della gravità come la dinamica newtoniana modificata rifiutano l’idea della materia oscura, cercando invece di spiegare le discrepanze modificando la teoria della relatività generale di Einstein. «La nostra scoperta offre una prospettiva affascinante per limitare la natura della materia oscura, poiché diversi modelli cambiano questa attrazione inerziale sulla barra galattica», conclude Rimpei Chiba dell’Università di Oxford. «La nostra scoperta pone anche un grosso problema per le teorie alternative alla gravità: poiché mancano di materia oscura nell’alone, non prevedono alcun rallentamento della barra, o comunque un rallentamento significativamente minore».
Per saperne di più:
- Leggi su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society l’articolo “Tree-ring structure of Galactic bar resonance” di Rimpei Chiba, Ralph Schönrich