Un insetto imprigionato in un pezzo di ambra fossile è forse la migliore metafora per rappresentare una grande galassia al centro di un vasto alone di materia oscura. Questa elusiva materia denuncia la sua presenza attraverso l’azione gravitazionale che esercita sulla materia ordinaria. La materia oscura tuttavia sfugge a qualsiasi rivelazione e nessuna particella è stata mai osservata nei Laboratori. Tutto quello che sappiamo sulle sue proprietà, deriva esclusivamente dalle osservazioni astronomiche.
La maggiore evidenza della sua esistenza è nella velocità di rotazione delle galassie, ma gli astronomi hanno trovato altri modi indiretti per indagarla come lo studio delle velocità esibite dagli ammassi globulari a certe distanze, così come le deformazioni subite dalla luce nei fenomeni di lente gravitazionale. La materia oscura può essere anche sondata attraverso o studio dei flussi stellari, osservando le deformazioni esibite da tali immense strutture dovute alla disgregazione di ammassi globulari e galassie nane.
L’alone di materia oscura si evolve con la galassia stessa ospitata al suo centro. Ogni nuova galassia nana catturata rappresenta un apporto di stelle, gas e materia oscura all’insieme e contestualmente cresce anche il potenziale gravitazionale. Possiamo dire che la fame aumenti con la crescita e aumenta pure la capacità di catturare e distruggere oggetti sempre più massicci che incautamente si avvicinano. Tutte le galassie maggiori manifestano uno sviluppo gerarchico e la nostra Via Lattea non fa eccezione. Dietro alla parvenza di placida solennità si nasconde uno spietato serial killer che prima attira, distorce, sgretola e infine assorbe malcapitati ammassi globulari e galassie nane.
Le prove sono nei flussi stellari (stellar streams) che gli astronomi stanno scoprendo nell’alone esterno e studiati attentamente poiché in essi è in buona parte scritta la storia del nostro sistema stellare. Tali flussi possono essere usati per saggiare la distribuzione di massa e l’aggregazione della materia oscura nella Via Lattea, così come per ricostruire la storia di accrescimento della nostra Galassia.
Uno studio eseguito da un nutrito gruppo di astronomi, con prima autrice Ting S. Li, descrive le proprietà cinematiche, orbitali e chimiche di 12 flussi stellari (distanti tra circa 10 e 50 kpc) senza progenitori evidenti. La ricerca ha utilizzando le velocità e le metallicità rilevate nel corso del sondaggio Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (S5), e incrociate sia con i dati dei moti propri rilevati in Gaia EDR3 e sia con misure di distanze derivate da traccianti stellari o dalla letteratura già disponibile.
Questo set di dati fornisce il più ampio insieme di flussi analizzati in modo omogeneo poiché di solito i flussi sono analizzati uno per volta. Le dispersioni di velocità e metallicità rilevate mostrano che metà dei progenitori di tali flussi erano galassie nane (DG) e l’altra metà degli ammassi globulari (GC).
(Ting Li, S5 Collaboration and European Space Agency)
Due tra i flussi presentano moti retrogradi e, probabilmente, sono associati all’evento Gaia-Encelado-Sausage di recente scoperta. La metallicità di quattro flussi è inferiore alla media dei tipici ammassi globulari della Via Lattea, mentre la massa dei progenitori per tutti sembra essere quella tipica delle galassie nane sferoidali.
Li e collaboratori hanno misurato le velocità delle stelle utilizzando l’Anglo-Australian Telescope (AAT) di 4 metri. Con questo strumento è stato misurato lo spostamento doppler per misurare quanto velocemente le stelle si muovessero. I dati ottenuti sono stati usati per ricavare informazioni sull’alone di materia oscura. Tuttavia, il dato di maggiore interesse risiede nella caratterizzazione del campione sia nella cinematica sia nella chimica, fornendo cruciali informazioni sulla loro origine.
“Per me, questa è una delle domande più intriganti, una domanda sulle nostre origini ultime”, ha detto Li. “È il motivo per cui abbiamo fondato S5 e costruito una collaborazione internazionale per affrontare questo problema”.
Una spettacolare animazione eseguita da Denis Erkal, tra gli autori dello studio, è visibile su YouTube a questo link.
