Una galassia che pare ignorare del tutto la materia oscura è finita sotto i riflettori degli astrofisici, e la sua scoperta riapre una delle questioni più spinose della cosmologia moderna. Si trova a circa 67 milioni di anni luce da noi, porta il nome poco poetico di NGC 1052-DF9 e, stando a quanto osservato da un gruppo di ricercatori della Yale University coordinato dall’astrofisico Michal Keim, sembra muoversi ed esistere senza bisogno di quella sostanza invisibile che dovrebbe tenere insieme la maggior parte delle galassie conosciute.
Prima di entrare nel merito, conviene ricordare cosa rende la materia oscura così particolare. Senza inserirla nelle equazioni di base dell’astrofisica non si riuscirebbe a spiegare la velocità con cui ruotano le galassie, né come si formano e si muovono i grandi ammassi. Eppure nessuno l’ha mai osservata direttamente, e nessuno sa con esattezza di cosa sia fatta. Il problema è che non interagisce con la materia ordinaria, e quindi sfugge in modo ostinato a ogni tentativo di osservazione. Da qui l’aggettivo “oscura”, scelto proprio per ammettere quanto poco ancora si conosca di questo elemento.
L’anomalia di DF9 e il suo peso stellare
DF9 non è un caso isolato. Prima di lei erano già state individuate altre due galassie dello stesso tipo, NGC 1052-DF2 e NGC 1052-DF4, entrambe caratterizzate da ammassi globulari insolitamente luminosi e disposte in una sorta di scia accanto ad altre galassie poco brillanti nel campo visivo di NGC 1052, una grande galassia ellittica. L’ipotesi dei ricercatori è semplice da raccontare: se quelle galassie si sono formate tutte insieme, magari da gas strappato alla materia oscura durante una collisione, allora anche DF9 dovrebbe risultarne priva. Per dimensioni e luminosità era la candidata perfetta per mettere alla prova questa teoria.
Per misurare l’assenza di qualcosa, gli scienziati hanno calcolato la cosiddetta massa dinamica del sistema, osservando come si muovono le stelle al suo interno. La metrica che conta qui si chiama dispersione di velocità stellare, e per DF9 si ferma intorno a 6,5 km/s. Numero chiave, perché se la galassia possedesse un normale alone di materia oscura le sue stelle avrebbero dovuto muoversi quattro volte più velocemente. La conclusione è arrivata da sola: proprio come per DF2 e DF4, la materia oscura non serve a spiegare le dinamiche di DF9.
Galassie sulla bilancia, tra dubbi e ipotesi
Detto questo, i risultati vanno maneggiati con cautela. Studiare oggetti tanto lontani e piccoli porta con sé limiti non da poco. Le misure provengono da oltre 10 ore di osservazioni combinate con lo spettrografo Keck Cosmic Web Imager alle Hawaii, e rilevare una dispersione di velocità così bassa è un’operazione delicatissima. Bisogna ripulire il dato dal cosiddetto broadening, ovvero l’allargamento delle linee spettrali causato dalla rotazione delle singole stelle, e dal rumore prodotto dalle stelle binarie. Senza dimenticare il nodo della distanza, che incide direttamente sul calcolo della massa.
Resta la domanda di fondo: come nasce una galassia senza materia oscura? La teoria più accreditata, formulata nel 2019 e sostenuta da varie simulazioni, parla di una collisione ad alta velocità tra due galassie nane ricche di gas. Durante l’urto la materia oscura, che quasi non reagisce a nulla, sopravvive indenne, mentre il gas rallenta, collassa e si separa, dando vita a nuove galassie fatte di sola materia ordinaria. Un meccanismo già osservato su scale ben più grandi, che spiegherebbe sia gli ammassi luminosissimi di DF2 e DF4 sia l’esistenza stessa di DF9.
