La galassia nana NGC1427A vola attraverso l'ammasso di galassie Fornax e subisce disturbi che non sarebbero possibili se questa galassia fosse circondata da un alone di materia oscura pesante ed esteso, come richiesto dalla cosmologia standard. Credito:ESO
Secondo il modello standard della cosmologia, la stragrande maggioranza delle galassie è circondata da un alone di particelle di materia oscura. Questo alone è invisibile, ma la sua massa esercita una forte attrazione gravitazionale sulle galassie nelle vicinanze. Un nuovo studio condotto dall'Università di Bonn (Germania) e dall'Università di Saint Andrews (Scozia) sfida questa visione dell'Universo. I risultati suggeriscono che le galassie nane del secondo ammasso di galassie più vicino alla Terra, noto come Ammasso Fornax, sono prive di tali aloni di materia oscura. Lo studio è apparso sulla rivista Monthly Notice of the Royal Astronomical Society .
Le galassie nane sono piccole e deboli galassie che di solito si trovano in ammassi di galassie o vicino a galassie più grandi. Per questo motivo, potrebbero essere influenzati dagli effetti gravitazionali dei loro compagni più grandi. "Introduciamo un modo innovativo per testare il modello standard basato su quanto le galassie nane sono disturbate dalle maree gravitazionali provenienti da galassie più grandi vicine", ha affermato Elena Asencio, Ph.D. studente all'Università di Bonn e l'autore principale della storia. Le maree sorgono quando la gravità di un corpo tira in modo diverso su parti diverse di un altro corpo. Sono simili alle maree sulla Terra, che sorgono perché la luna tira più forte sul lato della Terra che è rivolto verso la luna.
L'ammasso Fornax ha una ricca popolazione di galassie nane. Osservazioni recenti mostrano che alcune di queste nane appaiono distorte, come se fossero state turbate dall'ambiente dell'ammasso. "Tali perturbazioni nei nani di Fornax non sono previste secondo il modello standard", ha affermato Pavel Kroupa, professore all'Università di Bonn e alla Charles University di Praga. "Questo perché, secondo il modello standard, gli aloni di materia oscura di questi nani dovrebbero proteggerli in parte dalle maree sollevate dall'ammasso."
Gli autori hanno analizzato il livello atteso di disturbo delle nane, che dipende dalle loro proprietà interne e dalla loro distanza dal centro dell'ammasso gravitazionalmente potente. Le galassie di grandi dimensioni ma con masse stellari basse e le galassie vicine al centro dell'ammasso sono più facilmente disturbate o distrutte. Hanno confrontato i risultati con il livello di disturbo osservato, evidente dalle fotografie scattate dal VLT Survey Telescope dell'European Southern Observatory.
Elena Asencio afferma che "il confronto ha mostrato che, se si vogliono spiegare le osservazioni nel modello standard. I nani di Fornax dovrebbero essere già distrutti per gravità dal centro dell'ammasso anche quando le maree che solleva su un nano sono sessantaquattro volte più deboli dell'auto-gravità del nano". Non solo questo è contro-intuitivo, ha detto, ma contraddice anche studi precedenti, secondo i quali la forza esterna necessaria per disturbare una galassia nana è più o meno la stessa dell'autogravità del nano.
Contradizione con il modello standard
Da ciò, gli autori hanno concluso che, nel modello standard, non è possibile spiegare le morfologie osservate dei nani Fornax in modo autoconsistente. Hanno ripetuto l'analisi utilizzando la dinamica di Milgromia (MOND). Invece di assumere aloni di materia oscura che circondano le galassie, la teoria MOND propone una correzione alla dinamica newtoniana in base alla quale la gravità subisce un aumento nel regime di basse accelerazioni.
"Non eravamo sicuri che le galassie nane sarebbero state in grado di sopravvivere all'ambiente estremo di un ammasso di galassie in MOND, a causa dell'assenza di aloni protettivi di materia oscura in questo modello", ha affermato il dott. Indranil Banik dell'Università di St Andrews. "Ma i nostri risultati mostrano un notevole accordo tra le osservazioni e le aspettative MOND per il livello di disturbo dei nani Fornax."
"È emozionante vedere che i dati che abbiamo ottenuto con il telescopio di rilevamento VLT hanno consentito un test così approfondito dei modelli cosmologici", hanno affermato Aku Venhola dell'Università di Oulu (Finlandia) e Steffen Mieske dello European Southern Observatory, coautori di lo studio.
Questa non è la prima volta che uno studio che testa l'effetto della materia oscura sulla dinamica e sull'evoluzione delle galassie conclude che le osservazioni si spiegano meglio quando non sono circondate da materia oscura. "Il numero di pubblicazioni che mostrano incompatibilità tra le osservazioni e il paradigma della materia oscura continua ad aumentare ogni anno. È tempo di iniziare a investire più risorse in teorie più promettenti", ha affermato Pavel Kroupa, membro delle aree di ricerca transdisciplinare modellazione e materia dell'Università di Bonn.
Il dottor Hongsheng Zhao dell'Università di St Andrews ha aggiunto che i loro "risultati hanno importanti implicazioni per la fisica fondamentale. Ci aspettiamo di trovare nani più disturbati in altri ammassi, una previsione che altri team dovrebbero verificare". + Esplora ulteriormente
