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23 maggio 2007

Il signore degli anelli

Come avrete immaginato, ultimamente sono stato un po' distratto da altre cose, per cui non ho avuto modo di commentare la notizia della scoperta, fatta usando il telescopio spaziale Hubble, di un anello di materia oscura intorno all'ammasso di galassie Cl 0024+17. (Un ammasso di galassie è un insieme di centinaia o migliaia di galassie tenuto insieme dalla forza di gravità). Per chi non avesse visto l'immagine circolata sui media, eccola qui:


La materia oscura è rappresentata dalla nebulosità bluastra: una concentrazione interna e un anello più esterno. Ogni puntino, invece, è una galassia. L'ammasso è distante ben 5 miliardi di anni luce, e l'anello ha un diametro di 2,6 milioni di anni luce! L'immagine è suggestiva, non c'è dubbio. Ma va da sé che non stiamo davvero "vedendo" la materia oscura (altrimenti che materia "oscura" sarebbe?). In effetti, quando osserviamo l'ammasso di galassie, quello che vediamo davvero è soltanto questo:


Come fanno allora gli astronomi a rivelare la presenza di materia oscura nell'ammasso? La materia oscura non emette o riflette luce, ma fa sentire la sua attrazione gravitazionale sul resto della materia (in effetti, è proprio la sua presenza a tenere le galassie legate in un ammasso, invece che farle disperdere in tutte le direzioni). La forza esercitata dall'enorme concentrazione di materia oscura è tale da curvare il cammino della luce emessa dalle galassie che si trovano sullo sfondo dell'immagine: è abbastanza evidente nella foto di sopra che parecchie di queste galassie, disposte tutto intorno all'addensamento centrale, hanno una forma allungata, ad arco. Attraverso l'analisi di questo effetto di "lente gravitazionale" (previsto da Einstein quasi un secolo fa) gli astronomi riescono a ricostruire la distribuzione complessiva di materia, anche invisibile, che si trova nell'ammasso.

Ma come ha avuto origine la struttura ad anello? In generale, in un ammasso di galassie la materia oscura dovrebbe distribuirsi più o meno in modo sferico, ma sembrerebbe che stavolta siamo stati così fortunati da osservare la fase successiva a un gigantesco scontro tra due ammassi, da una visuale tale da poter osservare l'onda di densità originatasi dal punto di collisione (un po' come l'onda circolare che si forma quando cade un sasso nell'acqua). Qui c'è un filmato che mostra una simulazione di come devono essere andate le cose (questo è a risoluzione maggiore). Quella che segue è una sequenza tratta dal filmato (a sinistra la collisione vista da un angolazione perpendicolare alla direzione di collisione, a destra la stessa cosa vista lungo la direzione di collisione, che accidentalmente coincide con la nostra linea di vista dalla Terra):



L'aspetto molto interessante di questa scoperta è che abbiamo un caso di studio in cui la materia oscura ha una distribuzione insolita, che appare diversa dal resto della materia visibile. Questa circostanza potrebbe servire a gettare luce sulle proprietà della materia oscura, permettendo di fare passi avanti importanti nella comprensione della sua natura.
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