Gli astronomi che utilizzano l'osservatorio spaziale XMM-Newton dell'ESA hanno sondato gli aloni pieni di gas attorno alle galassie nel tentativo di trovare la materia "mancante" che si pensava risiedesse lì, ma sono arrivato a mani vuote, quindi dov'è?

Tutta la materia nell'universo esiste sotto forma di materia "normale" o di materia oscura notoriamente sfuggente e invisibile, con quest'ultimo circa sei volte più prolifico.

Curiosamente, gli scienziati che studiano le galassie vicine negli ultimi anni hanno scoperto che contengono tre volte meno materia normale del previsto, con la nostra galassia della Via Lattea contenente meno della metà della quantità prevista.

"Questo è stato a lungo un mistero, e gli scienziati hanno speso molti sforzi per cercare questa materia mancante, " dice Jiangtao Li dell'Università del Michigan, STATI UNITI D'AMERICA, e autore principale di un nuovo articolo.

"Perché non è nelle galassie - o è lì, ma semplicemente non lo vediamo? Se non c'è, dov'è? È importante che risolviamo questo enigma, in quanto è una delle parti più incerte dei nostri modelli sia dell'universo primordiale che di come si formano le galassie".

Piuttosto che giacere all'interno della massa principale della galassia, la parte può essere osservata otticamente, i ricercatori hanno pensato che potrebbe invece trovarsi all'interno di una regione di gas caldo che si estende ulteriormente nello spazio per formare l'alone di una galassia.

questi caldi, aloni sferici sono stati rilevati in precedenza, ma la regione è così debole che è difficile osservarla in dettaglio:la sua emissione di raggi X può perdersi e diventare indistinguibile dalla radiazione di fondo. Spesso, gli scienziati osservano una piccola distanza in questa regione ed estrapolano le loro scoperte, ma questo può portare a risultati poco chiari e variabili.

Jiangtao e colleghi volevano misurare il gas caldo a distanze maggiori utilizzando l'osservatorio spaziale a raggi X XMM-Newton dell'ESA. Hanno esaminato sei galassie a spirale simili e hanno combinato i dati per creare una galassia con le loro proprietà medie.

"Facendo questo, il segnale della galassia diventa più forte e lo sfondo dei raggi X si comporta meglio, " aggiunge il coautore Joel Bregman, anche dell'Università del Michigan.

"Siamo stati quindi in grado di vedere l'emissione di raggi X a circa tre volte più lontano rispetto all'osservazione di una singola galassia, che ha reso la nostra estrapolazione più accurata e affidabile."

Le galassie a spirale massicce e isolate offrono la migliore possibilità di cercare la materia mancante. Sono abbastanza massicci da riscaldare il gas a temperature di milioni di gradi in modo da emettere raggi X, e hanno in gran parte evitato di essere contaminati da altro materiale attraverso la formazione stellare o le interazioni con altre galassie.

Ancora disperso

I risultati del team hanno mostrato che l'alone che circonda le galassie come quelle osservate non può contenere tutta la materia mancante, dopotutto. Nonostante l'estrapolazione di quasi 30 volte il raggio della Via Lattea, mancavano ancora quasi tre quarti del materiale previsto.

Ci sono due principali teorie alternative su dove potrebbe essere:o è immagazzinato in un'altra fase gassosa che è scarsamente osservata - forse una fase più calda e più tenue o una più fredda e più densa - o all'interno di un pezzo di spazio che non è coperti dalle nostre attuali osservazioni o emette raggi X troppo debolmente per essere rilevati.

In entrambi i casi, poiché le galassie non contengono abbastanza materia mancante, potrebbero averla espulsa nello spazio, forse guidato da iniezioni di energia da stelle che esplodono o da buchi neri supermassicci.

"Questo lavoro è importante per aiutare a creare modelli di galassie più realistici, e a sua volta ci aiuta a capire meglio come si è formata ed evoluta la nostra galassia, "dice Norbert Schartel, Scienziato del progetto ESA XMM-Newton. "Questo tipo di scoperta non è semplicemente possibile senza l'incredibile sensibilità di XMM-Newton".

"Nel futuro, gli scienziati possono aggiungere ancora più galassie ai nostri campioni di studio e utilizzare XMM-Newton in collaborazione con altri osservatori ad alta energia, come il prossimo telescopio avanzato dell'ESA per l'astrofisica delle alte energie, Atena, per sondare l'esteso, parti a bassa densità dei bordi esterni di una galassia, mentre continuiamo a svelare il mistero della materia mancante dell'universo."