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The DIffuse Galaxy Expansion SignaTures In Various Observables project: understanding the emergence of diffuse, low surface brightness galaxies and the link to their dark matter haloes

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Un progetto dell’UE mette a nudo le galassie trasparenti

Il progetto DIGESTIVO ha fatto compiere dei notevoli passi in avanti alla nostra comprensione delle galassie a bassa luminosità superficiale. Nel fare questo, i ricercatori hanno trovato materia oscura in un nuovo tipo di oggetto a luminosità superficiale molto bassa nel quale, in precedenza, si affermava questa non fosse presente.

Spazio

Per lungo tempo, lo studio delle galassie nell’universo ruotava tutto attorno all’osservazione di ciò che potevamo vedere: stelle, pianeti e altri oggetti celesti. Da molto tempo gli astrofisici hanno teorizzato l’esistenza della materia oscura, e che essa rappresenti tra l’85 e il 90 % di tutta la materia nell’universo. Ma anche se la comunità scientifica non è stata in grado di osservarla direttamente, lo studio di parti dell’universo dove si riteneva fosse maggiormente prevalente, come ad esempio le galassie a bassa luminosità superficiale (LSB, low surface brightness), rappresenta un ottimo punto di partenza. A parte la loro stessa esistenza, sappiamo ancora molto poco riguardo alle galassie LSB quasi trasparenti. In che modo si formano e si evolvono? Come sono collegate ai loro aloni di materia oscura? Come si adattano all’attuale modello cosmologico relativo alla formazione delle galassie? «L’individuazione e la modellizzazione di questi tipi di galassie sono estremamente impegnative da un punto di vista osservazionale e teoretico», spiega la dott.ssa Arianna Di Cintio, un astrofisico teorico che coordina il progetto DIGESTIVO in collaborazione con il team di osservazione guidato dal dott. Ignacio Trujillo. «Solo adesso, con l’avvento di nuove rilevazioni profonde, questi oggetti possono finalmente essere esplorati in grandi numeri. Analogamente, l’enorme incremento nelle capacità del supercalcolo consente di effettuare simulazioni con una risoluzione estremamente elevata. Queste, insieme a una corretta modellizzazione dei meccanismi di retroazione che governano la formazione delle galassie, ci possono aiutare a ricreare le galassie LSB». Il lavoro di DIGESTIVO, che è stato intrapreso con il sostegno del programma Marie Skłodowska-Curie, risulta fondamentale. Il cosiddetto modello Lambda-CDM (Cold Dark Matter, ossia Materia Oscura Fredda), che spiega le origini dell’universo, non fornisce abbastanza informazioni per comprendere la formazione delle galassie LSB. Dal momento che vengono osservate sempre più galassie, questo rappresenta un crescente problema per gli astrofisici. «Per fare chiarezza in queste aree grigie, abbiamo utilizzato nuove strategie osservazionali. Abbiamo usato anche delle rilevazioni profonde ampliate per affrontare statisticamente le proprietà di queste galassie LSB e imaging ultra profondo per esplorare i bersagli più promettenti e fievoli», afferma il dott. Trujillo. Tra i risultati più importanti del progetto c’è la comprensione di come si formano le galassie LSB in un contesto cosmologico. «Siamo giunti a questo punto effettuando alcune delle simulazioni cosmologiche con la risoluzione più elevata al mondo. Abbiamo inoltre effettuato, per la prima volta, simulazioni dettagliate delle galassie in grado di riprodurre le principali caratteristiche di questi oggetti, come ad esempio le loro dimensioni e la loro fievolezza estreme. Tutto questo ha portato alla scoperta del fatto che le galassie LSB si formano come risultato di fusioni complanari di galassie più piccole e l’accrescimento allineato di gas nelle prime fasi, insieme a forti flussi in uscita di gas spinti dalla retroazione stellare provenienti dal centro. Ciò rende la distribuzione centrale delle stelle e della materia oscura molto superficiale, riproducendo le dinamiche osservate di questi oggetti», spiega la dott.ssa Di Cintio. Nel frattempo, il dott. Trujillo e il suo team hanno esaminato un nuovo tipo di oggetti molto LSB in cui si afferma non sia presente la materia oscura. Hanno intrapreso una dettagliata analisi osservazionale di queste galassie e, allo stesso tempo, hanno esaminato le previsioni cosmologiche basate su queste simulazioni. «Abbiamo scoperto che questi oggetti possono essere compresi all’interno dello scenario attuale, a condizione che la materia oscura sia distribuita in modo molto omogeneo nelle loro parti più interne con un cosiddetto nucleo esteso dell’alone di materia oscura». Nel complesso, DIGESTIVO offre delle intuizioni preziosissime riguardanti la formazione e le caratteristiche delle galassie LSB. Fornisce inoltre un quadro migliore della distribuzione della massa all’interno delle galassie. «I nuclei estesi degli aloni di materia oscura che abbiamo trovato all’interno delle nostre LSB simulate sono molto interessanti per la comunità. Essi aiuteranno a spiegare un crescente numero di osservazioni in cui le dinamiche delle galassie LSB non sono facili da comprendere», conclude la dott.ssa Di Cintio.

Parole chiave

DIGESTIVO, galassie a bassa luminosità superficiale, LSB, materia oscura

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