Per la prima volta, ricercatori delle Università di Bonn e Strasburgo hanno simulato la formazione di galassie in un universo senza materia oscura. Per replicare questo processo sul computer, hanno invece modificato le leggi di gravità di Newton. Le galassie che sono state create nei calcoli del computer sono simili a quelle che vediamo oggi. Secondo gli scienziati, le loro ipotesi potrebbero risolvere molti misteri della cosmologia moderna. I risultati sono pubblicati nel Giornale Astrofisico .

I cosmologi oggi presumono che la materia non sia stata distribuita in modo del tutto uniforme dopo il Big Bang. I luoghi più densi hanno attratto più materia dall'ambiente circostante a causa delle loro forze gravitazionali più forti. Nel corso di diversi miliardi di anni, questi accumuli di gas alla fine hanno formato le galassie che vediamo oggi.

Un ingrediente importante di questa teoria è la cosiddetta materia oscura. Da una parte, si dice che sia responsabile della distribuzione irregolare iniziale che ha portato all'agglomerazione delle nubi di gas. Spiega anche alcune osservazioni sconcertanti. Ad esempio, le stelle nelle galassie rotanti spesso si muovono così velocemente che dovrebbero effettivamente essere espulse. Sembra che ci sia un'ulteriore fonte di gravità nelle galassie che impedisce questo, una sorta di "stucco stellare" che non può essere visto con i telescopi:la materia oscura.

Però, non ci sono ancora prove dirette della sua esistenza. "Forse le stesse forze gravitazionali si comportano semplicemente in modo diverso da quanto si pensasse in precedenza, " spiega il Prof. Dr. Pavel Kroupa dell'Helmholtz Institute for Radiation and Nuclear Physics dell'Università di Bonn e dell'Astronomical Institute of Charles University di Praga. Questa teoria porta l'abbreviazione MOND (MOdified Newtonian Dynamics); è stata scoperta dall'israeliano fisico Prof. Dr. Mordehai Milgrom Secondo la teoria, l'attrazione tra due masse obbedisce alle leggi di Newton solo fino a un certo punto. Con accelerazioni molto basse, come nel caso delle galassie, diventa notevolmente più forte. Questo è il motivo per cui le galassie non si rompono a causa della loro velocità di rotazione.

Risultati vicini alla realtà

"In collaborazione con il Dr. Benoit Famaey a Strasburgo, abbiamo ora simulato per la prima volta se le galassie si formerebbero in un universo MOND e, in tal caso, quale, " dice il dottorando di Kroupa Nils Wittenburg. Per fare questo ha usato un programma per computer per calcoli gravitazionali complessi che è stato sviluppato nel gruppo di Kroupa. Perché con MOND, l'attrazione di un corpo dipende non solo dalla sua stessa massa, ma anche sulla presenza di altri oggetti nelle sue vicinanze.

Gli scienziati hanno quindi utilizzato questo software per simulare la formazione di stelle e galassie, a partire da una nuvola di gas diverse centinaia di migliaia di anni dopo il Big Bang. "Per molti aspetti, i nostri risultati sono notevolmente vicini a ciò che osserviamo effettivamente con i telescopi, " spiega Kroupa. Ad esempio, la distribuzione e la velocità delle stelle nelle galassie generate dal computer seguono lo stesso schema che può essere visto nel cielo notturno. "Per di più, la nostra simulazione ha portato principalmente alla formazione di galassie a disco rotante come la Via Lattea e quasi tutte le altre grandi galassie che conosciamo, " dice lo scienziato. "Simulazioni di materia oscura, d'altra parte, creano prevalentemente galassie senza dischi di materia distinti, una discrepanza con le osservazioni che è difficile da spiegare".

Anche i calcoli basati sull'esistenza della materia oscura sono molto sensibili alle variazioni di determinati parametri, come la frequenza delle supernove e il loro effetto sulla distribuzione della materia nelle galassie. Nella simulazione MOND, però, questi fattori difficilmente hanno avuto un ruolo.

Eppure i risultati recentemente pubblicati da Bonn, Praga e Strasburgo non corrispondono alla realtà in tutti i punti. "La nostra simulazione è solo un primo passo, " sottolinea Kroupa. Ad esempio, gli scienziati hanno finora fatto solo supposizioni molto semplici sulla distribuzione originale della materia e sulle condizioni nel giovane universo. "Ora dobbiamo ripetere i calcoli e includere fattori di influenza più complessi. Poi vedremo se la teoria MOND spiega effettivamente la realtà".