Abell 2744, un ammasso di galassie il cui alone di materia oscura ha ripreso galassie più distanti come si vede in questa immagine del telescopio spaziale Hubble. Gli astronomi hanno confrontato l'immagine con simulazioni di lenti sulla materia oscura e hanno trovato un eccellente accordo, indicando che gli attuali modelli di comportamento della materia oscura su larga scala sono abbastanza buoni. Credito:NASA/ESA/Hubble
Circa l'ottantacinque per cento della materia nell'universo è sotto forma di materia oscura, la cui natura rimane un mistero. Il resto della materia nell'universo è del tipo che si trova negli atomi. Gli astronomi che studiano l'evoluzione delle galassie nell'universo scoprono che la materia oscura mostra gravità e, perché è così abbondante, domina la formazione di strutture su larga scala nell'universo come ammassi di galassie. La materia oscura è difficile da osservare direttamente, inutile dire, e non mostra alcuna prova di interazione con se stesso o altra materia se non per gravità, ma fortunatamente può essere rintracciato modellando osservazioni sensibili delle distribuzioni delle galassie su una gamma di scale.
Le galassie generalmente risiedono al centro di vasti ammassi di materia oscura chiamati aloni perché circondano gli ammassi di galassie. La lente gravitazionale di galassie più lontane da aloni di materia oscura offre una sonda particolarmente unica e potente della distribuzione dettagliata della materia oscura. Le cosiddette lenti gravitazionali forti creano immagini altamente distorte, immagini ingrandite e occasionalmente multiple di un'unica fonte; le cosiddette lenti deboli si traducono in forme modestamente ma sistematicamente deformate delle galassie di sfondo che possono anche fornire robusti vincoli alla distribuzione della materia oscura all'interno degli ammassi.
Gli astronomi CfA Annalisa Pillepich e Lars Hernquist e i loro colleghi hanno confrontato le immagini di Hubble distorte dalla gravità dell'ammasso di galassie Abell 2744 e di altri due ammassi con i risultati di simulazioni al computer di aloni di materia oscura. Hanno trovato, in accordo con le previsioni chiave del quadro convenzionale della materia oscura, che le sottostrutture dettagliate delle galassie dipendono dalla distribuzione dell'alone di materia oscura, e che la massa totale e la luce si rincorrono. Hanno anche trovato alcune discrepanze:la distribuzione radiale della materia oscura è diversa da quella prevista dalle simulazioni, e gli effetti dello strippaggio delle maree e dell'attrito nelle galassie sono minori del previsto, ma suggeriscono che questi problemi potrebbero essere risolti con simulazioni più precise. Globale, però, il modello standard della materia oscura svolge un lavoro eccellente e rassicurante nel descrivere l'ammasso di galassie.
