La misurazione della distanza più accurata finora della galassia ultra-diffusa (UDG) NGC1052-DF2 (DF2) conferma senza ombra di dubbio che è carente di materia oscura. La distanza appena misurata di 22,1 +/-1,2 megaparsec è stata ottenuta da un team internazionale di ricercatori guidati da Zili Shen e Pieter van Dokkum della Yale University e Shany Danieli, un Hubble Fellow della NASA presso l'Institute for Advanced Study.

"La determinazione di una distanza precisa da DF2 è stata fondamentale per supportare i nostri risultati precedenti, " ha affermato Danieli. "La nuova misurazione riportata in questo studio ha implicazioni cruciali per la stima delle proprietà fisiche della galassia, confermando così la sua mancanza di materia oscura."

I risultati, pubblicato in Lettere per riviste astrofisiche il 9 giugno 2021, si basano su 40 orbite del telescopio spaziale Hubble della NASA, con l'imaging della Advanced Camera for Surveys e un'analisi della "punta del ramo della gigante rossa" (TRGB), il gold standard per misurazioni così raffinate. Nel 2019, il team ha pubblicato i risultati che misurano la distanza dalla vicina UDG NGC1052-DF4 (DF4) sulla base di 12 orbite di Hubble e analisi TRGB, che ha fornito prove convincenti della mancanza di materia oscura. Questo metodo preferito amplia gli studi del team del 2018 che si basavano su "fluttuazioni di luminosità superficiale" per misurare la distanza. Entrambe le galassie sono state scoperte con il Dragonfly Telephoto Array presso l'osservatorio del New Mexico Skies.

"Siamo andati su un arto con le nostre prime osservazioni Hubble di questa galassia nel 2018, " Van Dokkum ha detto. "Penso che la gente avesse ragione a metterlo in discussione perché è un risultato così insolito. Sarebbe bello se ci fosse una spiegazione semplice, come una distanza sbagliata. Ma penso che sia più divertente e più interessante se in realtà è una strana galassia".

Oltre a confermare i precedenti risultati sulla distanza, i risultati di Hubble hanno indicato che le galassie si trovavano leggermente più lontane di quanto si pensasse in precedenza, rafforzando il caso che contengono poca o nessuna materia oscura. Se DF2 fosse più vicino alla Terra, come sostengono alcuni astronomi, sarebbe intrinsecamente più debole e meno massiccio, e la galassia avrebbe bisogno di materia oscura per spiegare gli effetti osservati della massa totale.

La materia oscura è ampiamente considerata un ingrediente essenziale delle galassie, ma questo studio fornisce ulteriori prove che la sua presenza potrebbe non essere inevitabile. Mentre la materia oscura deve ancora essere osservata direttamente, la sua influenza gravitazionale è come una colla che tiene insieme le galassie e governa il moto della materia visibile. Nel caso di DF2 e DF4, i ricercatori sono stati in grado di spiegare il movimento delle stelle basandosi solo sulla massa stellare, suggerendo una mancanza o assenza di materia oscura. Ironia della sorte, il rilevamento di galassie carenti di materia oscura probabilmente aiuterà a rivelare la sua natura sconcertante e fornirà nuove intuizioni sull'evoluzione galattica.

Mentre DF2 e DF4 sono entrambi di dimensioni paragonabili alla galassia della Via Lattea, le loro masse totali sono solo circa l'uno per cento della massa della Via Lattea. È stato anche scoperto che queste galassie ultra-diffuse hanno una grande popolazione di ammassi globulari particolarmente luminosi.

Questa ricerca ha generato un grande interesse accademico, così come un energico dibattito tra i sostenitori di teorie alternative alla materia oscura, come la dinamica newtoniana modificata (MOND). Però, con le scoperte più recenti del team, comprese le distanze relative dei due UDG a NGC1052, tali teorie alternative sembrano meno probabili. Inoltre, ora c'è poca incertezza nelle misurazioni della distanza del team dato l'uso del metodo TRGB. Basato sulla fisica fondamentale, questo metodo dipende dall'osservazione di stelle giganti rosse che emettono un lampo dopo aver bruciato la loro riserva di elio che avviene sempre alla stessa luminosità.

"C'è un detto che affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie, e la nuova misurazione della distanza supporta fortemente la nostra precedente scoperta che a DF2 manca la materia oscura, " ha dichiarato Shen. "Ora è il momento di andare oltre il dibattito sulla distanza e concentrarsi su come tali galassie sono nate".

Andando avanti, i ricercatori continueranno a cacciare altre di queste strane galassie, considerando una serie di domande come:come si formano gli UDG? Cosa ci dicono dei modelli cosmologici standard? Quanto sono comuni queste galassie, e quali altre proprietà uniche hanno? Sarà necessario scoprire molte altre galassie prive di materia oscura per risolvere questi misteri e la domanda finale su cosa sia realmente la materia oscura.