Un proiettile di materia oscura

In questo blog abbiamo un debole per la materia oscura, ormai è chiaro (scusate il gioco di parole!).
Oggi parleremo brevemente di una delle evidenze recenti dell’esistenza della materia oscura. Naturalmente ci sono tantissime altre prove riguardo la materia oscura: innanzitutto, ci sono le curve di rotazione delle galassie a spirale e poi possiamo aggiungere anche la radiazione cosmica di fondo. Comunque, oggi parliamo del Bullet Cluster (ammasso proiettile, in italiano). Si tratta di due ammassi di galassie che si stanno scontrando. Perché questo oggetto rappresenta una prova dell’esistenza di materia oscura? Innanzitutto vediamo una bella foto con una sovrapposizione artificiale di colori:

Fonte: nasa.apod.gov

Nell’immagine di sopra vi è una sovrapposizione di tre osservazioni: ottico, in cui possiamo osservare le galassie luminose; emissione di raggi-X (in rosso) dovuta al gas caldo (cento milioni di gradi circa) presente nel Bullet cluster; lensing gravitazionale (in blu) che è sensibile alla materia indipendentemente dal fatto che si tratti di materia oscura o barionica (quella luminosa, per intenderci). Poi magari un giorno parleremo un attimo di come si fanno queste misurazioni.
Allora, dopo aver visto la foto del Bullet Cluster, perché diciamo che tutto ciò rappresenta una prova dell’esistenza di una componente oscura? Proviamo a spiegare.
Abbiamo detto che il Bullet Cluster è formato da due ammassi di galassie che si stanno scontrando. Prima dello scontro avevamo due ammassi separati ognuno con la sua componente di gas che gravitava in tutto il resto (galassie + materia oscura). Tuttavia la componente di gas caldo contiene la maggior parte della materia barionica in un ammasso di galassie. Quindi alla fine possiamo considerare solo il gas caldo e la materia oscura per i nostri discorsi. Ora, durante lo scontro tra ammassi il gas viene rallentato dall’impatto con conseguente formazione di un’onda d’urto dovuta all’interazione dei due ammassi. Dunque, se non vi fosse materia oscura, allora dati osservativi ottenuti tramite lensing gravitazionale dovrebbero mostrare una distribuzione di materia che rispecchierebbe la distribuzione del gas caldo.
Però non è quello che osserviamo! Infatti i dati ci mostrano che la maggior parte della materia rivelata dal lensing (ovvero la parte blu della figura di sopra) sembra passare indenne lo scontro senza essere rallentata in alcun modo. Quindi non solo la prova che esiste un’altra componente di materia ma anche la prova che tale materia si comporta diversamente dal gas; in particolare la materia oscura sembra essere non collisionale.
Tutte le parole dette finora possono essere condensate nel seguente video:

L’universo è pieno di materia oscura e questo ne è solo un esempio.

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