La distribuzione della materia normale determina con precisione l'accelerazione gravitazionale in tutti i comuni tipi di galassie, riferisce un team guidato dai ricercatori della Case Western Reserve University.

Il team ha dimostrato che questa relazione di accelerazione radiale esiste nelle vicine galassie ellittiche e sferoidali di massa elevata e di piccola massa. basandosi sulla scoperta dell'anno scorso di questa relazione nelle galassie a spirale e irregolari. Ciò fornisce ulteriore supporto che la relazione è equivalente a una nuova legge naturale, dicono i ricercatori.

"Questo dimostra che abbiamo veramente una legge universale per i sistemi galattici, " disse Federico Lelli, precedentemente borsista post-dottorato in astronomia presso la Case Western Reserve University e attualmente borsista presso l'Osservatorio europeo meridionale.

"Questo è simile alla legge di Keplero per i sistemi planetari, che non si preoccupa delle proprietà specifiche del pianeta. Che il pianeta sia roccioso come la Terra o gassoso come Giove, si applica la legge, " disse Lelli, che ha condotto questa indagine.

In questo caso, l'accelerazione osservata è strettamente correlata con l'accelerazione gravitazionale dalla massa visibile, non importa il tipo di galassia. In altre parole, se gli astronomi misurano la distribuzione della materia normale, conoscono la curva di rotazione, e viceversa.

"Ma non è ancora chiaro cosa significhi questa relazione e quale sia la sua origine fondamentale, " ha detto Lelli.

Lo studio è pubblicato online in Giornale Astrofisico oggi. I coautori sono Stacy McGaugh, presidente del Dipartimento di Astronomia della Case Western Reserve, James Schombert, professore di astronomia all'Università dell'Oregon, e Marcel Pawlowski, ex ricercatore post-dottorato in astronomia presso la Case Western Reserve e attuale borsista Hubble presso l'Università della California, Irvine.

I ricercatori hanno scoperto che in 153 galassie a spirale e irregolari, 25 ellittiche e lenticolari, e 62 sferoidali nani, l'accelerazione osservata è strettamente correlata con l'accelerazione gravitazionale attesa dalla massa visibile.

Le deviazioni osservate da questa correlazione non sono correlate a nessuna proprietà specifica della galassia, ma sono completamente casuali e coerenti con errori di misurazione, la squadra ha trovato.

La stretta di questa relazione è difficile da capire in termini di materia oscura come è attualmente intesa, hanno detto i ricercatori.

Sfida anche l'attuale comprensione della formazione e dell'evoluzione delle galassie, in cui molti processi casuali come fusioni e interazioni di galassie, afflussi e deflussi di gas, formazione stellare e supernove, verificarsi contemporaneamente.

"La regolarità deve in qualche modo emergere da questo caos, " ha detto Lelli.

Per fare la loro scoperta, i ricercatori hanno combinato diversi traccianti dell'accelerazione centripeta trovati in diversi tipi di galassie, da cui hanno fatto confronti 1 a 1.

I traccianti cinematici erano gas freddo in galassie a spirale e irregolari, stelle o gas caldo in ellittiche e lenticolari, e singole stelle giganti negli sferoidali nani.

L'indagine ha incluso le cosiddette galassie sferoidali nane ultra-deboli, ma a causa della loro mancanza di luce, che li rende difficili da studiare, i ricercatori non possono offrire con sicurezza una chiara interpretazione della relazione di accelerazione radiale in questi.

Tuttavia, la prova crescente della relazione, o diritto naturale, richiede un nuovo modo di pensare alla materia oscura e alla gravità, hanno detto i ricercatori.

"All'interno del paradigma standard della materia oscura, questa legge implica che la materia visibile e la materia oscura debbano essere strettamente accoppiate nelle galassie a livello locale e indipendentemente dalle proprietà globali. Devono sapere l'uno dell'altro, " Ha detto Lelli. "All'interno di modelli alternativi come la gravità modificata, questa legge rappresenta un vincolo empirico chiave e può guidare i fisici teorici a costruire qualche estensione matematica appropriata della Relatività Generale di Einstein."

La ricerca del team finora si è concentrata sulle galassie nell'universo vicino. Lelli e i suoi colleghi hanno in programma di testare la relazione in galassie più lontane, solo pochi miliardi di anni dopo il big bang. Sperano di sapere se la stessa relazione vale durante la vita dell'Universo.