Dopo aver ricevuto elogi e scetticismo, il team di astronomi che ha scoperto NGC 1052-DF2, la prima galassia conosciuta a contenere poca o nessuna materia oscura, è tornato con prove più forti della sua natura bizzarra.

La materia oscura è un misterioso, sostanza invisibile che tipicamente domina la composizione delle galassie; trovare un oggetto a cui manca la materia oscura non ha precedenti, ed è stata una completa sorpresa.

"Se c'è un oggetto, hai sempre una vocina in fondo alla tua mente che dice:'ma cosa succede se ti sbagli?' Anche se abbiamo fatto tutti i controlli che potevamo pensare, eravamo preoccupati che la natura ci avesse gettato in un giro e avesse cospirato per far sembrare qualcosa di veramente speciale mentre era davvero qualcosa di più banale, " ha detto il capo squadra Pieter van Dokkum, Sol Goldman Family Professor di Astronomia all'Università di Yale.

Ora, la squadra di van Dokkum non ne ha uno, ma due, nuovi studi a sostegno delle loro osservazioni iniziali, dimostrando che la materia oscura è infatti separabile dalle galassie.

I membri del team includono Roberto Abraham, Professore di Astronomia e Astrofisica all'Università di Toronto, Aaron Romanowsky, Professore Associato di Fisica e Astronomia presso la San Jose State University, Charlie Conroy, Professore di Astronomia all'Università di Harvard, e Shany Danieli, uno studente laureato alla Yale University.

"Il fatto che stiamo vedendo qualcosa di completamente nuovo è ciò che è così affascinante, " ha detto Danieli, che per primo individuò la galassia circa due anni fa. "Nessuno sapeva che esistessero tali galassie, e la cosa migliore al mondo per uno studente di astronomia è scoprire un oggetto, se è un pianeta, una stella, o una galassia, che nessuno conosceva e nemmeno pensava."

Nel primo studio, il team ha confermato le loro osservazioni iniziali di NGC 1052-DF2, o DF2 in breve, che mostrano che la materia oscura è praticamente assente nella galassia. Utilizzando Keck Cosmic Web Imager (KCWI) dell'osservatorio W. M. Keck, hanno raccolto misurazioni più precise e hanno scoperto che gli ammassi globulari all'interno della galassia si stanno effettivamente muovendo a una velocità coerente con la massa della materia normale della galassia. Se ci fosse materia oscura in DF2, i cluster si muoverebbero molto più velocemente.

"KCWI è unico per la combinazione della sua ampia area di rilevamento, " ha detto l'autore principale Danieli. "Lo strumento non solo ci permette di vedere l'intera galassia in una volta, la sua elevata risoluzione spettrale ci consente anche di misurare la massa con precisione. Non c'è altro strumento al mondo che abbia queste due proprietà!"

Nel secondo studio, il team ha utilizzato lo spettrometro di imaging a bassa risoluzione (LRIS) del Keck Observatory per trovare un'altra galassia priva di materia oscura, denominato NGC 1052-DF4, o DF4 in breve.

"Scoprire una seconda galassia con pochissima o nessuna materia oscura è emozionante quanto la scoperta iniziale di DF2, " disse van Dokkum, chi è l'autore principale dell'articolo DF4. "Ciò significa che le possibilità di trovare più di queste galassie ora sono più alte di quanto pensassimo in precedenza. Dal momento che non abbiamo buone idee su come si siano formate queste galassie, Spero che queste scoperte incoraggino più scienziati a lavorare su questo puzzle".

I risultati della squadra sono pubblicati su The Lettere per riviste astrofisiche ; il primo studio appare nel numero di oggi, mentre il secondo studio appare nel numero del 20 marzo.

Come DF2, DF4 appartiene a una classe relativamente nuova di galassie chiamate galassie ultra-diffuse (UDG). Sono grandi quanto la Via Lattea ma hanno da 100 a 1000 volte meno stelle, facendoli apparire soffici e traslucidi, quindi difficile da osservare.

Ironia della sorte, la mancanza di materia oscura in questi UDG rafforza la teoria della materia oscura. Dimostra che la materia oscura è una sostanza che non è accoppiata alla materia "normale", poiché entrambi possono essere trovati separatamente. La scoperta di queste galassie è difficile da spiegare in teorie che modificano le leggi di gravità su larga scala in alternativa all'ipotesi della materia oscura.

Questa scoperta scioccante ha suscitato alcune critiche quando il team ha annunciato per la prima volta i risultati nel marzo del 2018.

"A volte è stato un po' stressante, " disse van Dokkum. "Da una parte, è così che dovrebbe funzionare il processo scientifico; vedi qualcosa di interessante, altre persone non sono d'accordo, ottieni nuovi dati, e alla fine impari di più sull'universo. D'altra parte, sebbene la maggior parte delle critiche fosse costruttiva ed educata, non tutti lo erano. Ogni volta che usciva una nuova critica, dovevamo arrampicarci e capire se ci fosse sfuggito qualcosa".

Van Dokkum dice di essere orgoglioso della sua squadra per essersi unita in quei momenti difficili. Il loro duro lavoro è stato ripagato, con l'universo che collabora e dà più motivo per cercare altri UDG come DF2 e DF4.

Danieli sta conducendo un'indagine su un'ampia area con il Dragonfly Telephoto Array (DTA) per cercare ulteriori esempi in modo sistematico, quindi osserva nuovamente i candidati utilizzando i telescopi Keck.

"Speriamo di scoprire quanto sono comuni queste galassie e se esistono in altre aree dell'universo, " ha detto Danieli. "Vogliamo trovare ulteriori prove che ci aiutino a capire come funzionano le proprietà di queste galassie con le nostre attuali teorie. La nostra speranza è che questo ci porti un ulteriore passo avanti nella comprensione di uno dei più grandi misteri del nostro universo:la natura della materia oscura".