Nuove osservazioni indicano che massiccia, galassie che formano stelle durante l'epoca di picco della formazione delle galassie, 10 miliardi di anni fa, erano dominati dalla materia barionica o "normale". Questo è in netto contrasto con le galassie odierne, dove gli effetti della misteriosa materia oscura sembrano essere molto maggiori. Questo risultato sorprendente è stato ottenuto utilizzando il Very Large Telescope dell'ESO e suggerisce che la materia oscura era meno influente nell'universo primordiale di quanto non lo sia oggi.

Vediamo la materia normale come stelle splendenti, gas incandescente e nuvole di polvere. Ma la materia oscura più sfuggente non emette, assorbono o riflettono la luce e possono essere osservati solo tramite i suoi effetti gravitazionali. La presenza di materia oscura può spiegare perché le parti esterne delle galassie a spirale vicine ruotano più rapidamente di quanto ci si aspetterebbe se fosse presente solo la materia normale che possiamo vedere direttamente.

Ora, un team internazionale di astronomi guidato da Reinhard Genzel presso il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics a Garching, La Germania ha utilizzato gli strumenti KMOS e SINFONI del Very Large Telescope dell'ESO in Cile per misurare la rotazione di sei massicci, galassie che formano stelle nel lontano Universo, al culmine della formazione delle galassie 10 miliardi di anni fa.

Quello che hanno trovato è stato intrigante:a differenza delle galassie a spirale nell'Universo moderno, le regioni esterne di queste lontane galassie sembrano ruotare più lentamente rispetto alle regioni più vicine al nucleo, il che suggerisce che è presente meno materia oscura del previsto.

"Sorprendentemente, le velocità di rotazione non sono costanti, ma diminuiscono ulteriormente nelle galassie, " commenta Reinhard Genzel, autore principale di Natura carta. "Ci sono probabilmente due cause per questo. In primo luogo, la maggior parte di queste prime galassie massicce è fortemente dominata dalla materia normale, con la materia oscura che gioca un ruolo molto più piccolo rispetto all'Universo Locale. In secondo luogo, questi primi dischi erano molto più turbolenti delle galassie a spirale che vediamo nelle nostre vicinanze cosmiche".

Entrambi gli effetti sembrano diventare più marcati man mano che gli astronomi guardano sempre più indietro nel tempo, nell'Universo primordiale. Ciò suggerisce che da 3 a 4 miliardi di anni dopo il Big Bang, il gas nelle galassie si era già efficacemente condensato in piano, dischi rotanti, mentre gli aloni di materia oscura che li circondavano erano molto più grandi e distesi. A quanto pare ci sono voluti miliardi di anni in più perché anche la materia oscura si condensasse, quindi il suo effetto dominante si vede solo sulle velocità di rotazione dei dischi galattici oggi

Questa spiegazione è coerente con le osservazioni che mostrano che le prime galassie erano molto più ricche di gas e compatte delle galassie odierne.

Le sei galassie mappate in questo studio facevano parte di un campione più ampio di un centinaio di distanti, Dischi di formazione stellare ripresi con gli strumenti KMOS e SINFONI al Very Large Telescope dell'ESO all'Osservatorio del Paranal in Cile. Oltre alle misurazioni individuali delle galassie descritte sopra, una curva di rotazione media è stata creata combinando i segnali più deboli delle altre galassie. Questa curva composita mostrava anche lo stesso trend di velocità decrescente lontano dai centri delle galassie. Inoltre, Anche due ulteriori studi su 240 dischi che formano stelle supportano questi risultati.

La modellazione dettagliata mostra che mentre la materia normale rappresenta in media circa la metà della massa totale di tutte le galassie, domina completamente la dinamica delle galassie ai più alti redshift.

Questa ricerca è stata presentata in un articolo intitolato "Galassie disco fortemente dominate dai barioni al culmine della formazione di galassie dieci miliardi di anni fa", di R. Genzel et al., apparire sul giornale Natura .