In un nuovo studio di Nature Astronomy, un team internazionale guidato da astrofisici dell’Università della California, di Irvine e del Pomona College si teorizza come, quando piccole galassie si scontrano con quelle più grandi, le galassie più grandi possono spogliare le galassie più piccole della loro materia oscura – materia che noi non possono vedere direttamente, ma che gli astrofisici pensano debba esistere perché, senza i suoi effetti gravitazionali, non si potrebbero spiegare, ad esempio, i movimenti delle stelle di una galassia.
Lo studio si propone di spiegare come le galassie potrebbero essere in grado di esistere senza la materia oscura, cosa una volta ritenuta impossibile.
Tutto è iniziato nel 2018 quando gli astrofisici Shany Danieli e Pieter van Dokkum della Princeton University e della Yale University hanno osservato due galassie che sembravano esistere senza la maggior parte della loro materia oscura.
La fortunata scoperta, di cui van Dokkum e Danieli hanno riferito in un articolo di Nature nel 2018 e in un articolo di Astrophysical Journal Letters nel 2020, ha messo in discussione il paradigma delle galassie che hanno bisogno di materia oscura, potenzialmente ribaltando quello che gli astrofisici ritenevano essere ormai un modello standard per il funzionamento delle galassie.
«Negli ultimi 40 anni è stato stabilito che le galassie hanno materia oscura», ha affermato Jorge Moreno, professore di astronomia al Pomona College, autore principale del nuovo studio. «In particolare, le galassie di piccola massa tendono ad avere frazioni di materia oscura significativamente più elevate, il che rende la scoperta di Danieli piuttosto sorprendente. Per molti di noi, questo significava che la nostra attuale comprensione di come la materia oscura aiuta le galassie a crescere necessitava di una revisione urgente».
Il team ha eseguito modelli al computer che hanno simulato l’evoluzione di un pezzo dell’universo, situato a circa 60 milioni di anni luce, a partire subito dopo il Big Bang e fino ai giorni nostri.
Il team ha trovato sette galassie prive di materia oscura. Dopo diverse collisioni con galassie vicine 1.000 volte più massicce, sono state private della maggior parte del loro materiale, lasciandosi dietro nient’altro che stelle e un po’ di materia oscura residua.
«È stata pura fortuna», ha detto Moreno. «Nel momento in cui ho realizzato le prime immagini, le ho condivise immediatamente con Danieli e l’ho invitata a collaborare».
Secondo Robert Feldmann, docente dell’Università di Zurigo che ha progettato la nuova simulazione, «questo lavoro teorico mostra che le galassie carenti di materia oscura dovrebbero essere molto comuni, specialmente in prossimità di galassie massicce».
James Bullock dell’UCI, astrofisico di fama mondiale esperto di galassie di piccola massa, ha descritto come lui e il team non hanno costruito il loro modello solo per creare galassie senza materia oscura.
«L’osservazione che ci sono galassie prive di materia oscura è stata un po’ preoccupante per me» ha confessato Bullock. «Abbiamo un modello di successo, sviluppato in decenni di duro lavoro, in cui la maggior parte della materia nel cosmo è oscura. C’è sempre la possibilità che la natura ci stia prendendo in giro».
«Non significa ancora che questo modello sia giusto», ha concluso Bullock. «Un vero test sarà vedere se queste cose esistono con la frequenza e le caratteristiche generali che corrispondono alle nostre previsioni».
Come parte di questo nuovo lavoro, Moreno, che ha radici indigene, ha ricevuto il permesso dai leader Cherokee di nominare le sette galassie prive di materia oscura trovate nelle loro simulazioni in onore dei sette clan Cherokee: Bird, Blue, Deer, Long Hair, Paint , Patata selvatica e Lupo.
«Sento un legame personale con queste galassie», ha detto Moreno, che ha aggiunto: «proprio come le galassie più massicce hanno derubato le galassie più piccole della loro materia oscura, molte persone di origine indigena sono state private della loro cultura. Ma il nostro nucleo rimane e stiamo ancora prosperando».