m64Durante le esplosioni di supernova nel nucleo della galassia vengono espulsi gas interstellare e materia oscura fredda

Fonte: Le Scienze

Molti fenomeni astrofisici sono spiegabili solo presupponendo l'esistenza della materia oscura fredda. In questo modo è possibile per esempio dar conto della distribuzione delle galassie e della materia ordinaria nell'universo a grande scala (ossia nell'ordine dei miliardi di anni luce), e della radiazione fossile di fondo derivata dal Big Bang.

Tuttavia se lo si applica a singole galassie, che hanno dimensioni da centinaia a decine di migliaia di anni luce, questo modello porta a conclusioni non coerenti con le osservazioni degli astronomi.

Le previsioni del modello suggeriscono che le regioni centrali delle galassie ruotino a una velocità superiore a quella che risulta effettivamente dalle osservazioni astronomiche. Di conseguenza il modello implicherebbe una densità di materia oscura fredda al centro della galassia superiore a quella consentita dalle misurazioni. Per quasi due decenni astrofisici, fisici delle particelle e astronomi si sono arrovellati per risolvere questa discrepanza, nota anche come “catastrofe della materia oscura fredda”, ma ogni soluzione apparentemente convincente ha sempre portato a successive ulteriori discrepanze.

Ora uno studio pubblicato su "Nature" è riuscito a dar conto di questa discrepanza e a risolvere l'enigma.

"Gran parte dei lavori precedenti includeva solamente una semplice descrizione di come e dove le stelle si sono formate all'interno delle galassie, o addirittura non ne contemplava la formazione. Noi abbiamo invece eseguito delle simulazioni che includevano una più precisa descrizione di dove e come avviene la formazione di stelle nelle galassie”, ha detto Fabio Governato, dell'Istituto nazionale di astrofisica (INAF) e docente all'Università di Washington, che con Lucio Mayer dell'Università di Zurigo ha diretto il gruppo internazionale di ricercatori che hanno condotto lo studio.

I ricercatori hanno simulato la formazione di galassie a disco nane, per le quali la “catastrofe della materia oscura” è particolarmente evidente, modellizzando per la prima volta non solo il comportamento della materia oscura fredda come influenzata solamente dalla gravità, ma anche dal comportamento estremamente complesso della normale materia visibile al di sotto della scala a cui si formano i cluster di stelle. Per quanto la materia oscura rappresenti fra il 70 e l'80 per cento della massa di una galassia, essa è infatti comunque influenzata dalla materia normale.

Grazie a simulazioni ad alta risoluzione che hanno richiesto l'uso di numerosi supercomputer in contemporanea, i ricercatori hanno potuto mostrare che durante le esplosioni di supernova nel nucleo della galassia viene espulso non soltanto il gas interstellare, ma anche materia oscura fredda, la cui densità al centro della galassia così diminuisce (video). La simulazione ha quindi permesso di risolvere l'apparente paradosso della catastrofe della materia oscura fredda.

Ora lo studio proseguirà con l'elaborazione di un modello analogo relativo alle galassie simili alla Via Lattea, di cui si sta occupando Simone Callegari, già all'Università di Milano-Bicocca e attualmente all'Università di Zurigo.