Una galassia lontana quasi priva di materia oscura ha minacciato di infrangere la nostra teoria sulla formazione delle galassie. Nuove prove suggeriscono che la galassia non è un'anomalia, ma una vittima di un furto.

La materia oscura, una sostanza invisibile enigmatica come suggerisce il nome, è un ingrediente chiave per aiutare le galassie a formarsi e rimanere in vita.

Crea la forte gravità necessaria per innescare la formazione di galassie e mantenere le galassie esistenti strutturalmente intatte.

Ma gli astronomi sono rimasti perplessi dalla scoperta dell'anno scorso di 'NGC1052-DF4', una galassia stabile e longeva, quasi priva di materia oscura. Come può esistere la galassia senza questo importante ingrediente? Le nostre teorie sulla formazione delle galassie sono sbagliate?

Oggi, uno studio internazionale condotto dall'UNSW Sydney suggerisce che la materia oscura era lì per cominciare:è stata appena rubata da un vicino avido.

"La materia oscura non c'è perché è già stata rimossa, "dice la dottoressa Mireia Montes, autore principale dello studio e ricercatore astronomico presso l'UNSW Science e lo Space Telescope Science Institute.

"Abbiamo scoperto che l'attrazione gravitazionale della vicina galassia massiccia NGC1035 sta rimuovendo le sue stelle e la materia oscura".

La ricerca, pubblicato oggi su The Giornale Astrofisico , fornisce una spiegazione del perché così tanta materia oscura manca dalla galassia senza contraddire la nostra attuale comprensione della formazione delle galassie.

"Quando due galassie passano vicine l'una all'altra, soffrono l'una dell'altra l'attrazione gravitazionale, " dice il dottor Montes. "Le nostre immagini molto profonde hanno trovato stelle deboli che vengono trascinate via dalla galassia più grande, un'interazione chiamata 'interruzione mareale'".

Lo stesso fenomeno si riscontra anche sulla Terra:nel nostro caso, l'attrazione gravitazionale della Luna influenza le maree oceaniche della Terra. Ma l'interruzione delle maree può far piegare e perdere la forma delle galassie, che non sono solide come la Terra o la Luna.

Se la teoria dell'interruzione di marea è corretta, la galassia più piccola NGC1052-DF4 inizierà presto a mostrare più segni di deterioramento. Alla fine potrebbe disintegrarsi del tutto.

"Lo stripping delle maree eliminerebbe una percentuale significativa di materia oscura prima di influenzare le stelle, "dice il dottor Montes.

"Se le stelle iniziano a essere sconvolte ora, la maggior parte della materia oscura è già sfuggita".

Dott. Ignacio Trujillo, coautore dell'articolo e ricercatore presso l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), dice "Con il tempo, la galassia finirà per essere cannibalizzata dal grande sistema che la circonda (NGC1035), con almeno alcune delle loro stelle che fluttuano libere nello spazio profondo".

Una potente lente d'ingrandimento

La dott.ssa Montes e i suoi colleghi hanno utilizzato potenti telescopi e tecniche di imaging profondo, inclusa la fotografia a lunga esposizione fino a 60 ore, per trovare i deboli indizi nei bordi esterni della galassia.

Queste tecniche sono in grado di illuminare stelle e galassie molto deboli, o quella che gli astronomi chiamano la "bassa luminosità superficiale" dell'universo.

"I documenti iniziali hanno mostrato che la galassia ha una forma simmetrica molto 'rilassata', suggerendo che nessuna forza esterna lo stava perturbando, "dice il dottor Montes.

"Ma le nostre immagini profonde mostrano che questa galassia è in effetti influenzata dalla sua galassia vicina:è appena stata catturata all'inizio dell'interazione.

"La parte interna della galassia mantiene la sua forma, ma l'esterno, le parti più deboli sono dove vedi queste "code di marea":​​stelle che sono già state separate dalla galassia".

Le osservazioni sono state effettuate utilizzando il telescopio IAC80, il Gran Telescopio Canarias, e il telescopio spaziale Hubble, uno dei più grandi telescopi nello spazio.

Poiché la materia oscura è una forza invisibile, può essere osservato solo da come gli oggetti stellari, come stelle e galassie, interagiscono con lo spazio che li circonda.

"L'imaging ultra-profondo è difficile non solo per l'enorme quantità di tempo necessario per raggiungere tali profondità, ma l'elaborazione estremamente attenta dei dati necessaria per preservare le strutture più deboli, "dice il signor Raúl Infante-Sainz, dottorato di ricerca candidato all'IAC e secondo autore di questo studio.

"Avevamo bisogno di cercare caratteristiche 1000 volte più deboli del cielo più scuro visibile sulla Terra, "dice il dottor Montes.

Risolvere nuovi misteri galattici

L'Osservatorio Vera C. Rubin, un impianto ottico all'avanguardia attualmente in costruzione in Cile, presto porterà le capacità di imaging profondo a nuovi livelli.

Il progetto principale dell'osservatorio sarà Legacy Survey for Space and Time (LSST):un'indagine di imaging di dieci anni che fornirà le immagini più profonde mai viste del cielo notturno dell'emisfero australe.

Professoressa Sarah Brough, un astronomo dell'UNSW Science, sta guidando il coinvolgimento dell'Australia in questo progetto.

"LSST rivoluzionerà l'astronomia a bassa luminosità superficiale, trasformare la nostra comprensione dell'evoluzione delle galassie, " lei dice.

"Fornirà dati di imaging estremamente profondi sull'intero cielo meridionale, che sarà vitale per il successo delle future indagini astronomiche e della scienza australiana".

La fotocamera LSST, che avrà all'incirca le dimensioni di una piccola automobile, consentirà ai ricercatori di rilevare galassie a bassa luminosità superficiale. Sarà anche in grado di identificare caratteristiche deboli intorno e all'interno di ammassi di galassie.

Anche se il sondaggio decennale non inizierà prima del 2023, gli scienziati attendono con impazienza le opportunità per l'esplorazione galattica.

"Questo lavoro è un esempio di quanto sia importante avere immagini profonde per capire cose apparentemente strane nell'Universo, "dice il dottor Montes.

"L'imaging profondo può aiutare a spiegare misteri che altrimenti potrebbero rimanere irrisolti".