Le galassie, perlopiù, sono fatte in gran parte di materia oscura e in parte più ridotta di materia ordinaria. A volte capita d’imbattersi in rari casi di galassie senza materia oscura, almeno apparentemente: circostanza eccezionale, benché riprodotta anche attraverso simulazioni. Gli astrofisici ritengono infatti che ogni galassia si formi al centro di un alone di materia oscura – una regione di materia gravitazionalmente legata che si estende ben oltre i confini visibili della galassia stessa. In particolare, le stelle si formano quando la gravità all’interno degli aloni di materia oscura attrae il gas necessario.

Da sinistra a destra, galassie di massa solare crescente. All’estrema sinistra si trova una galassia nana ultra-debole con una massa dell’alone compresa tra 10 e 100 milioni di masse solari, dunque nel range “quasi oscura”. All’estrema destra si trova una galassia ellittica (M87), con una massa dell’alone di circa 10mila miliardi di masse solari. Crediti: Nasa/Esa; Eso; Eso/Vmc; Kpno/NoirLab/Nsf/Aura; Stsci/Aura;Nasa/Esa

Quanto al caso opposto all’eccezione di cui parlavamo prima, ovvero aloni di materia oscura senza galassie? Quali condizioni dovrebbero presentarsi affinché all’interno di un alone di materia oscura le stelle non riescano a formarsi? Al di sotto di quale massa? Lo ha ora calcolato un astrofisico computazionale dell’Università della California a San Diego, Ethan Nadler, primo e unico autore di uno studio – pubblicato oggi su The Astrophysical Journal Letters – condotto avvalendosi di previsioni analitiche derivanti dalla teoria della formazione galattica e da simulazioni cosmologiche.

«Storicamente, la nostra comprensione della materia oscura è stata legata al suo comportamento nelle galassie. Scoprire l’esistenza di aloni completamente oscuri», dice Nadler, «aprirebbe una nuova finestra per lo studio dell’universo».

Assumendo un processo innescato dal raffreddamento del gas di idrogeno atomico, in precedenza era stato stimato che la soglia minima per dare il via alla formazione stellare fosse compresa tra cento milioni e un miliardo di masse solari. Assumendo invece che il raffreddamento coinvolga anche idrogeno molecolare, calcola Nadler, ecco che la soglia critica si abbassa a dieci milioni di masse solari. Considerando l’abbondanza di galassie satelliti della Via Lattea, questi risultati implicano che almeno alcune delle galassie nane ultra-deboli conosciute si siano formate, appunto, tramite raffreddamento molecolare, sottolinea l’astronomo.

Quanto agli aloni formati completamente di materia oscura, le osservazioni in corso, dallo spazio, con il James Webb Space Telescope e quelle in arrivo, da terra, con l’entrata in funzione dell’Osservatorio Rubin dovrebbero poter confermare, a breve, se effettivamente esistono.

Per saperne di più:

• Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “The Impact of Molecular Hydrogen Cooling on the Galaxy Formation Threshold”, di Ethan O. Nadler