Guarda una galassia, cosa vedi? Probabilmente molte stelle. Anche le nebulose. E probabilmente è così. Un intero gruppo di stelle e gas in una varietà di assortimenti colorati; una delizia per gli occhi. E sepolto tra quelle stelle, se guardassi abbastanza bene, potresti trovare pianeti, buchi neri, nani bianchi, asteroidi, e tutti i tipi di cianfrusaglie assortite e grosse. Il solito ambiente galattico.

Quello che non vedresti è ciò di cui è fatta la maggior parte di quella galassia. Non vedresti l'invisibile, il nascosto. Non vedresti la maggior parte di quella massa galattica. Non vedresti la materia oscura.

La maggior parte delle questioni oscure

La materia oscura è una forma ipotetica di materia, e in quell'ipotesi ci stai nuotando dentro proprio ora. Per quanto possiamo dire, basata su decenni di attenta, osservazioni meticolose di tutto, dal movimento delle stelle all'interno delle galassie al movimento delle galassie all'interno degli ammassi ai primi momenti del big bang alla crescita della struttura attraverso l'intero universo (cioè, abbiamo lavorato molto duramente su questo), il nostro cosmo non è ciò che sembra in superficie.

Il risultato principale:la maggior parte delle cose grezze nel nostro universo semplicemente non interagisce con la luce. Il suo nome abituale è "materia oscura, " ma un nome migliore potrebbe essere materia invisibile. Non siamo esattamente sicuri di cosa sia (stiamo ancora lavorando su quel pezzo), ma la materia oscura sembra essere una sorta di particella microscopica che inonda ogni galassia, impregnandoli di massa extra. Perché questa materia oscura non interagisce con la luce, non ha niente a che fare con la forza elettromagnetica, il che significa che passa semplicemente attraverso la materia normale senza notare o preoccuparsi di un singolo bit.

Il peso del nulla

Per quanto potente sia questa materia oscura in termini di spiegazione dei problemi profondi e sconcertanti dell'universo, ha alcuni punti deboli. Soprattutto, quando gli astrofisici eseguono simulazioni al computer della crescita delle galassie - monitorando la loro formazione ed evoluzione nel corso di miliardi di anni utilizzando tutta la fisica conosciuta che serve a rendere una galassia una galassia - scoprono che la materia oscura tende davvero a, si ammassano davvero fino a densità oscenamente alte al centro di quelle galassie.

Questa è una previsione bella e dandy di per sé, ma non combacia del tutto con le osservazioni. Mentre non possiamo vedere direttamente la materia oscura (ricorda:invisibile) possiamo vedere i suoi effetti su tutto il resto, compresa la materia normale. La materia oscura potrebbe non giocare al gioco elettromagnetico, ma parla alla gravità, perché la gravità è super amichevole ed è in grado di parlare con ogni brandello di massa ed energia nell'intero universo.

Quindi se riempi una galassia di materia oscura, e la materia oscura tende ad ammassarsi molto al centro, allora ci sarà molto peso al centro della galassia, aspirando il gas circostante. Mentre quel gas si comprime sul nucleo, si rimpicciolirà e crollerà, innescando massicci eventi di formazione stellare, spuntando cucciolate di nuove stelle.

In altre parole, i nuclei delle galassie dovrebbero avere cumuli su cumuli molecolari di gas e stelle. E sebbene i centri galattici siano davvero luoghi molto ricchi, non sono così ricchi.

La conclusione di quella banale previsione sul comportamento della materia oscura nei nuclei galattici non è tutta la storia. Dal momento che abbiamo tanti altri buoni motivi per credere che la materia oscura sia una cosa, la domanda diventa:cosa lo spinge fuori dal nucleo?

Scuotere le cose

Date un problema a dieci fisici teorici e loro troveranno una dozzina di soluzioni. E nel caso della "cuspide" dei nuclei di materia oscura, sono riusciti a tirar fuori ogni sorta di spiegazioni divertenti. Forse la materia oscura è più esotica di quanto pensassimo, in grado di interagire leggermente con se stesso attraverso una nuova quinta forza della natura, levigandosi nel nucleo. Forse la materia oscura è solo un tantino naturalmente calda ed energica, e fa fatica a ammassarsi al centro.

Per quanto interessanti siano queste opzioni, forse la spiegazione è qualcosa di più banale. La materia oscura può influenzare il comportamento della materia normale attraverso la gravità, e lo stesso vale al contrario. Sebbene sostanzialmente meno ingombranti delle loro controparti scure, la normale materia del nostro universo può tirare e tirare e diffondere tutto il resto, anche se solo un pochino.

Recentemente un team di astronomi ha studiato diverse popolazioni di galassie nane, dove il legame tra materia oscura e normale potrebbe essere esaminato più facilmente. Hanno usato questi campioni per cercare eventuali relazioni tra la formazione stellare e la densità centrale. In questo scenario, se una galassia ha sperimentato molte recenti formazioni stellari, innescando venti esplosivi di supernova e altre esplosioni di temperamento, allora questo espellerebbe molta materia normale dal nucleo, e la gravità farebbe la sua parte e trascinerebbe parte della materia oscura insieme alla roba normale.

Lo studio ha trovato un risultato intrigante:le galassie nane con molte formazioni stellari recenti ("recenti" negli ultimi sei miliardi di anni) avevano densità centrali più uniformi, mentre i loro fratelli meno attivi erano molto più cuspidi nei loro centri, favorendo questa ipotesi che la materia normale possa effettivamente influenzare l'oscurità. Anche se questo non risolve completamente l'enigma della natura della materia oscura, è un sostanziale passo avanti.