La formazione stellare in minuscole galassie nane può "riscaldare" lentamente la materia oscura, spingendolo verso l'esterno. L'immagine a sinistra mostra la densità del gas idrogeno di una galassia nana simulata, visto dall'alto. L'immagine a destra mostra lo stesso per una vera galassia nana, IC 1613. Nella simulazione, l'afflusso e il deflusso ripetuti di gas fanno fluttuare l'intensità del campo gravitazionale al centro della nana. La materia oscura risponde a questo migrando dal centro della galassia, un effetto noto come "riscaldamento della materia oscura". Credito:J. Read et al.
Gli scienziati hanno trovato prove che la materia oscura può essere riscaldata e spostata, come risultato della formazione stellare nelle galassie. I risultati forniscono la prima prova osservativa per l'effetto noto come "riscaldamento della materia oscura", e fornire nuovi indizi su ciò che costituisce la materia oscura. La ricerca è pubblicata oggi sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
Nel nuovo lavoro, scienziati dell'Università del Surrey, La Carnegie Mellon University e l'ETH di Zurigo hanno iniziato a cercare prove per la materia oscura al centro delle vicine galassie nane. Le galassie nane sono piccole, deboli galassie che si trovano tipicamente in orbita attorno a galassie più grandi come la nostra Via Lattea. Potrebbero contenere indizi che potrebbero aiutarci a comprendere meglio la natura della materia oscura.
Si pensa che la materia oscura costituisca la maggior parte della massa dell'universo. Tuttavia, poiché non interagisce con la luce allo stesso modo della materia normale, può essere osservato solo attraverso i suoi effetti gravitazionali. La chiave per studiarlo potrebbe tuttavia risiedere nel modo in cui si formano le stelle in queste galassie.
Quando si formano le stelle, i forti venti possono allontanare gas e polvere dal cuore della galassia. Di conseguenza, il centro della galassia ha meno massa, che influenza la gravità percepita dalla materia oscura rimanente. Con meno attrazione gravitazionale, la materia oscura acquista energia e migra lontano dal centro, un effetto chiamato 'riscaldamento della materia oscura'.
Il team di astrofisici ha misurato la quantità di materia oscura al centro di 16 galassie nane con storie di formazione stellare molto diverse. Hanno scoperto che le galassie che hanno smesso di formare stelle molto tempo fa avevano densità di materia oscura più elevate al loro centro rispetto a quelle che stanno ancora formando stelle oggi. Ciò supporta la teoria secondo cui le galassie più vecchie avevano meno riscaldamento della materia oscura.
Professor Justin Read, autore principale dello studio e capo del Dipartimento di Fisica dell'Università del Surrey, ha dichiarato:"Abbiamo trovato una relazione davvero notevole tra la quantità di materia oscura al centro di queste minuscole nane, e la quantità di formazione stellare che hanno sperimentato nel corso della loro vita. La materia oscura al centro delle nane che formano le stelle sembra essere stata "riscaldata" ed espulsa".
I risultati forniscono un nuovo vincolo sui modelli di materia oscura:la materia oscura deve essere in grado di formare galassie nane che mostrano una gamma di densità centrali, e quelle densità devono riguardare la quantità di formazione stellare.
Professore Matthew Walker, un coautore della Carnegie Mellon University, ha aggiunto:"Questo studio potrebbe essere la prova della "pistola fumante" che ci avvicina alla comprensione di cosa sia la materia oscura. La nostra scoperta che può essere riscaldata e spostata aiuta a motivare la ricerca di una particella di materia oscura".
Il team spera di espandere questo lavoro misurando la densità centrale della materia oscura in un campione più ampio di nane, spingendo verso galassie ancora più deboli, e testando una gamma più ampia di modelli di materia oscura.
