Galassie costituite da materia oscura fredda

La maggior parte dei fenomeni astrofisici sono spiegabili partendo dall’assunzione teorica dell'esistenza della materia oscura fredda (CDM). Seguendo questo modello è possibile spiegare la distribuzione delle galassie e della materia ordinaria nell'universo a grande scala (miliardi di anni luce), e della radiazione fossile di fondo derivata dal Big Bang.

Però se si applica tale teoria a singole galassie, che hanno dimensioni da centinaia a decine di migliaia di anni luce, questo modello porta a conclusioni che confutano le osservazioni degli astronomi.

Le previsioni del modello indicano che le regioni centrali delle galassie ruotino a una velocità superiore a quella che risulta effettivamente dalle osservazioni astronomiche. Ne consegue che il modello applicato comporterebbe una densità di materia oscura fredda, al centro della galassia, superiore a quella registrata dalle misurazioni. Astrofisici, fisici delle particelle e astronomi hanno cercato di risolvere questa discrepanza per circa vent’anni ("catastrofe della materia oscura fredda"), ma ogni soluzione apparentemente convincente ha sempre portato a successive ulteriori disaccordi nel modello teorico.

Finalmente uno studio pubblicato su Nature è riuscito a risolvere questa discrepanza, dipanando l’enigma.

"Gran parte dei lavori precedenti includevano solamente una semplice descrizione di come e dove le stelle si erano formate all'interno delle galassie, o addirittura non ne contemplavano 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) che ha diretto il gruppo internazionale di ricercatori coinvolti nello studio.

I ricercatori hanno simulato la formazione di galassie nane a disco, dove la "catastrofe della materia oscura" è particolarmente manifesta. Il modello ha studiato il comportamento estremamente complesso della normale materia visibile al di sotto della scala a cui si formano i cluster di stelle.

L'utilizzo di molti supercomputer in contemporanea ha permesso simulazioni ad alta risoluzione che hanno mostrato come, durante le esplosioni di supernova nel nucleo della galassia, viene espulso non soltanto gas interstellare, ma anche materia oscura fredda, la cui densità al centro della galassia diminuisce.

La simulazione ha quindi permesso di risolvere l'apparente paradosso della catastrofe della materia oscura fredda. Ora lo studio andrà avanti con l'elaborazione di un modello analogo per le galassie simili alla nostra Via Lattea.