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Mappatura della materia oscura nell’Universo

Un progetto finanziato dall’UE ha sviluppato nuovi strumenti per mappare le distribuzioni di materia oscura attorno alle strutture più grandi dell’Universo, come per esempio gli ammassi di galassie.

Ricerca di base
Spazio

Una delle scoperte più sorprendenti del secolo scorso riguarda il fatto che la materia ordinaria comprende meno del 5 % della massa presente nell’Universo. Sebbene gli astronomi non abbiano ancora osservato direttamente la materia oscura, sono fiduciosi del fatto che esiste a causa dell’effetto gravitazionale che essa esercita sulle galassie. La mappatura delle distribuzioni di materia oscura può fornire risposte a domande fondamentali riguardanti il modello di gravità che contribuisce a creare galassie o ammassi di galassie, la teoria generale della relatività di Einstein, le proprietà microscopiche della materia oscura e l’impatto relativo alla risposta dei barioni. Purtroppo, l’attuale ricerca numerica sull’influenza della materia oscura per strutture su larga scala produce eccessive semplificazioni nelle stime. Ciò non consente ai ricercatori di acquisire le sottili differenze tra i modelli di formazione della struttura. Nell’ambito del progetto WEBMAP (Mapping the dark web of the cosmos), finanziato dall’UE, gli scienziati hanno superato questo problema attraverso lo sviluppo di tecniche e strumenti che utilizzano informazioni morfologiche complete, ottenute da mappe di osservazione del cielo. Il team del progetto ha sviluppato con successo uno strumento informatico per caratterizzare la morfologia 2D delle mappe di materia oscura, la quale si basa su algoritmi di visione computerizzata. Estraendo fino a 3 000 descrittori di immagine unici partendo dai dati dell’immagine stessa, gli algoritmi hanno permesso ai ricercatori di utilizzare questi dati per classificare le mappe di materia oscura con origine sconosciuta. Poiché le distribuzioni di materia oscura non possono essere osservate direttamente nel cielo, i ricercatori del progetto WEBMAP hanno progettato un altro strumento per mappare la distribuzione dei dati osservazionali disponibili, utilizzando la tecnica della mappatura di massa. I dati numerici sono stati inoltre applicati ai dati osservazionali. Il primo insieme di dati utilizzato riguarda il programma di ricerca CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble). Si tratta di un censimento multi-lunghezza d’onda di 25 ammassi di galassie che utilizza gli strumenti del telescopio spaziale Hubble, per mappare i più grandi sistemi legati a livello gravitazionale, presenti nell’Universo osservabile. Utilizzando tecniche di mappatura di massa, i ricercatori hanno prodotto mappe di massa multi-risoluzione relative a questi ammassi galattici, oltre ad analizzare per la prima volta le immagini multiple di una supernova soggette a lente gravitazionale. La mappatura relativa alla distribuzione di materia oscura aiuterà a far luce sulla natura della materia oscura e a ottenere risposte circa le grandi questioni cosmologiche. I risultati del progetto sono stati presentati su 19 riviste specializzate, 2 comunicati stampa e un articolo di approfondimento.

Parole chiave

Materia oscura, ammassi di galassie, distribuzioni di materia oscura, WEBMAP, mappatura di massa

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