Universo, forse svelato il mistero della materia oscura

Le galassie di Perseo

CAMBRIDGE (Massachusetts) - Gli astronomi, utilizzando gli osservatori ad alta energia di ESA e NASA, hanno scoperto un indizio allettante che allude a un ingrediente sfuggente del nostro Universo: la materia oscura.

Sebbene ritenuta invisibile, non emettendo né assorbendo la luce, la materia oscura può essere rilevata attraverso la sua influenza gravitazionale sui movimenti e l'aspetto di altri oggetti nell'Universo, come le stelle o galassie.

Sulla base di questa prova indiretta, gli astronomi ritengono che la materia oscura è il tipo dominante di materia nell'Universo,  ma ancora misteriosa.

Ora un suggerimento potrebbe essere stato scoperto studiando gli ammassi di galassie, le più grandi assemblee cosmica di materia legate insieme dalla forza di gravità. Gli ammassi contengono non solo centinaia di galassie, ma anche una grande quantità di gas caldo che riempie lo spazio tra di loro.

Tuttavia, misurando l'influenza gravitazionale di tali ammassi si scopre che galassie e gas costituiscono solo circa un quinto della massa totale: il resto dovrebbe essere la materia oscura.

Il gas è principalmente idrogeno che, a oltre 10 milioni di gradi Celsius, è abbastanza caldo da emettere raggi X. Tracce di altri elementi contribuiscono a lunghezze d'onda specifiche aggiuntive a raggi X.

Esaminando le osservazioni da parte del telescopi spaziali XMM-Newton dell'Esa e Chandra della NASA di queste linee caratteristiche in 73 ammassi di galassie, gli astronomi hanno rilevato una linea debole intrigante di lunghezza d'onda in cui nessuno si era accorto prima. 

Misterioso segnale dalla galassia a grappolo  Perseo

"Se questo strano segnale fosse stato causato da un elemento conosciuto presenti nel gas avrebbe dovuto lasciare altri segnali in altre lunghezze d'onda ben noti, ma nessuno di questi è stato registrato", spiega il dottor Esra Bulbul dal dell'Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics di Cambridge, Massachusetts, USA, autore principale del documento discutere i risultati. "Così abbiamo dovuto cercare una spiegazione al di là del conosciuto".

Gli astronomi suggeriscono che l'emissione può essere creato dal decadimento di un tipo esotico di particella subatomica nota come 'neutrino sterile', che è previsto, ma non ancora individuato.

I neutrini sono particelle molto ordinaria di piccola massa che interagiscono raramente con la materia attraverso la cosiddetta forza nucleare debole, così come per gravità. I neutrini sterili  interagiscono con la materia ordinaria attraverso la sola forza di gravità, il che li rende un possibile candidato come materia oscura. 

"Se l'interpretazione delle nostre nuove osservazioni sono corrette, almeno una parte della materia oscura negli ammassi di galassie potrebbe essere costituita da neutrini sterili", spiega Bulbul.

Gli ammassi di galassie studiati si trovano in una vasta gamma di distanze, da più di cento milioni di anni luce a qualche miliardo di anni luce di distanza. Il misterioso segnale debole fu trovato combinando più osservazioni degli ammassi, nonché in una singola immagine della galassia Perseo, una struttura massiccia nel nostro vicinato cosmico.

Le implicazioni di questa scoperta potrebbero essere di vasta portata, ma i ricercatori sono cauti. Sono necessari ulteriori osservazioni con XMM-Newton, Chandra e altri telescopi ad alta energia di più ammassi prima che la connessione di materia oscura può essere confermata.

"La scoperta di questi curiosi raggi X è stato possibile grazie all'archivio XMM-Newton di grandi dimensioni, e alla capacità dell'osservatorio diraccogliere raggi X a diverse lunghezze d'onda, il che ha portato a questa linea precedentemente sconosciuta", commenta Norbert Schartel, scinziato dell' XMM dell'ESA -Newton Project.

"Sarebbe estremamente eccitante per confermare che XMM-Newton ha aiutato a trovare il primo segno diretto di materia oscura. Noi siamo ancora lontani, ma stiamo sicuramente andando a imparare molto circa il contenuto del nostro bizzarro universo."

Trovata la stella più vecchia dell'Universo, ha 13,6 miliardi di anni

SYDNEY - Una squadra di ricerca guidata da astronomi australiani ha individuato la più vecchia stella conosciuta nell'universo, formatasi 13,6 miliardi di anni fa. Una scoperta che ha permesso per la prima volta agli scienziati di studiare la composizione chimica delle primissime stelle, e che induce a ripensamenti sull'evoluzione dell'universo.

L'equipe di studiosi, diretta da Stefan Keller dell'Università Nazionale Australiana e comprendente il fisico Brian Schmidt, premio Nobel 2011 per la scoperta riguardante l'accelerazione dell'universo, ha usato il telescopio ottico Sky Mapper a Siding Spring presso Coonabarabran, nell'entroterra di Sydney, per individuare la stella a 6000 anni luce di distanza. Il lavoro, pubblicato sulla rivista Nature, offre conoscenze sulla formazione degli elementi pesanti la cui concrezione ha poi formato i pianeti rocciosi, almeno uno dei quali, il nostro, ha dato origine alla vita. La stella fa parte della seconda generazione formatasi 100 milioni di anni dopo il Big Bang, che segnò la nascita del cosmo 13,7 miliardi di anni fa. In termini astronomici è vicina alla nostra galassia, la Via Lattea, ed è una fra i 60 milioni di stelle fotografate dall'enorme fotocamera digitale dello Sky Mapper. Sembrava una stella ordinaria, ma l'analisi della sua luce ne ha rivelato l'eccezionale composizione chimica.

Con sorpresa degli scienziati, non aveva livelli percepibili di ferro, e questo ne ha rivelato l'età, scrive Keller. "I livelli di ferro nell'universo continuano a salire. Se troviamo una stella che ha una quantità minima di ferro, vuol dire che è molto vecchia". La scoperta è stata poi confermata usando il telescopio Magellano in Cile, le cui osservazioni indicano che la stella è composta solo di idrogeno, elio, carbonio, magnesio e calcio, mentre la maggior parte delle stelle contiene anche tutti gli altri elementi. Questo indicherebbe che si è formata dai detriti di una singola supernova, in cui la stella di prima generazione era esplosa. Il corpo celeste appena scoperto offre agli scienziati la prima 'impronta digitale' di una stella di prima generazione, dichiara Keller. Le primissime stelle si formarono infatti dalla condensazione di idrogeno, elio e litio, i soli elementi presenti subito dopo il Big Bang.