Sono chiamate galassie a bassa luminosità superficiale ed è grazie ad esse che sono state ottenute importanti conferme e nuove informazioni su uno dei più grandi misteri del cosmo:la materia oscura. "Abbiamo scoperto che le galassie a disco possono essere rappresentate da una relazione universale. In particolare, in questo studio abbiamo analizzato le cosiddette galassie a bassa luminosità (LSB), un particolare tipo di galassia con un disco rotante così chiamato perché hanno una luminosità a bassa densità, "dice Chiara di Paolo, astrofisico della SISSA e autore principale di uno studio recentemente pubblicato su MNRAS insieme a Paolo Salucci (astrofisico alla SISSA) ed Erkurt Adnan (Università di Istanbul).

I ricercatori hanno analizzato la velocità con cui ruotano le stelle e i gas che compongono l'oggetto dello studio, notando che anche gli LSB hanno un comportamento molto omogeneo. Questo risultato consolida diversi indizi sulla presenza e sul comportamento della materia oscura, aprendo nuovi scenari sulle sue interazioni con la materia brillante.

Luci e ombre sulla materia

C'è ma non puoi vederlo. La materia oscura sembra rappresentare circa il 90% della massa dell'Universo; ha effetti rilevabili sugli altri oggetti presenti nel cosmo, eppure non può essere osservata direttamente perché non emette luce (almeno nel modo in cui è stata ricercata fino ad oggi). Uno dei metodi per studiarlo è quello delle curve di rotazione delle galassie, sistemi che descrivono l'andamento della velocità delle stelle in base alla loro distanza dal centro della galassia. Le variazioni osservate sono legate alle interazioni gravitazionali dovute alla presenza di stelle e alla componente oscura della materia. Di conseguenza, le curve di rotazione sono un buon modo per avere informazioni sulla materia oscura in base ai suoi effetti su ciò che è possibile osservare. In particolare, l'analisi delle curve di rotazione può essere condotta singolarmente o su gruppi di galassie che condividono caratteristiche simili secondo il metodo della curva di rotazione universale (URC).

La novità della ricerca sta nell'aver applicato per la prima volta il metodo URC, già utilizzato per altri tipi di galassie, a un ampio campione di galassie a bassa luminosità superficiale, ottenendo risultati simili. "Abbiamo confrontato le curve di rotazione di varie galassie LSB trovando che non c'è discontinuità ma variazioni graduali e ordinate partendo dal piccolo al grande. Qualcosa di simile è stato osservato anche per le galassie a spirale, " spiega Salucci, l'altro autore dello studio:"Questo metodo è stato applicato per la prima volta nel 1996, e ad oggi ha dimostrato che tutti i dischi, spirale, nane e ora anche le galassie LSB possono essere rappresentate da una relazione universale. Ciò significa che siamo in grado di esprimere un andamento ordinato attraverso una formula che, tenendo conto di pochissimi parametri, descrive come sono distribuite la materia oscura e la materia luminosa."

Nuovi scenari possibili

Come spesso accade nella ricerca scientifica, lo studio ha rivelato ulteriori risultati sorprendenti e inaspettati. "Abbiamo scoperto relazioni di scala tra le proprietà del disco stellare e quelle dell'alone di materia oscura, ad esempio una relazione tra le dimensioni dei dischi stellari e le dimensioni della regione interna con una densità costante dell'alone di materia oscura, “ spiega Chiara Di Paolo. “Inoltre, confrontando le relazioni trovate nell'LSB con quelle ottenute in diversi tipi di galassie, abbiamo scoperto che sono tutti quasi casuali. Ed è stata una grande sorpresa verificare che galassie con morfologia e storia molto diverse mostrano le stesse relazioni tra le proprietà della materia oscura e quelle della materia luminosa." Questo risultato, insieme ad alcune caratteristiche specifiche delle galassie LSB, apre una nuova serie di scenari tra cui quello dell'esistenza di un altro tipo di interazione diretta, oltre a quello gravitazionale, tra i due tipi di materia che formano le galassie. Un'idea affascinante da verificare con nuove osservazioni.