Dov'è la materia nel cosmo? Gli astronomi trovano la materia mancante nell'universo

Nell'Universo esistono diversi tipi di componenti: materia visibile, materia oscura ed energia oscura. La materia visibile, detta anche materia barionica, è la materia che conosciamo e osserviamo. Sebbene la maggior parte della materia sia costituita da materia oscura, i modelli cosmologici prevedono che l'Universo dovrebbe contenere una quantità di materia barionica maggiore di quella che possiamo osservare direttamente.

Questa discrepanza è nota come "problema della materia barionica mancante". L'ipotesi è che la maggior parte di questa materia sia distribuita diffusamente tra le galassie. Un altro problema correlato è l'assenza di piccole galassie attorno alla Via Lattea. Secondo le simulazioni, il nostro alone galattico dovrebbe contenere centinaia di galassie più piccole, ma ne osserviamo solo poche decine. Questo "deficit galattico" è associato a parte della materia che mancherebbe.

Recentemente, uno studio che utilizzava dati provenienti da telescopi a raggi X ha rilevato parte di questa materia, che si pensava mancasse, nei filamenti di gas che collegano gli ammassi di galassie. Questi filamenti, che si trovano a milioni di anni luce di distanza, raggiungono temperature di milioni di gradi. A temperature così elevate, gli atomi di idrogeno e ossigeno sarebbero ionizzati, il che conferma che in questi spazi intergalattici è effettivamente presente della materia barionica.

La materia mancante

Quando consideriamo la materia barionica, intendiamo quella composta da particelle come protoni e neutroni, ovvero tutta la materia che forma stelle, pianeti e persino noi stessi. Tuttavia, le osservazioni astronomiche indicano che possiamo vedere solo circa la metà della quantità prevista di materia barionica. I modelli si basano sulle osservazioni della radiazione cosmica e dell'accelerazione delle galassie.

Un'ipotesi per spiegare questa differenza è che la maggior parte di questa materia mancante non sia concentrata nelle galassie o nelle stelle. L'idea è che sia distribuita in strutture sottili e diffuse tra le galassie, come filamenti di gas riscaldato. Essendo estremamente diluiti e ionizzati, questi filamenti sono difficili da rilevare direttamente nello spettro visibile, richiedendo strumenti a raggi X.

Deficit della galassia

Un altro problema legato alla mancanza di materia visibile osservata è la mancanza di galassie satellite attorno alla Via Lattea. Questo problema è diventato noto come "problema della galassia satellite mancante". Secondo i modelli cosmologici standard, l'alone della nostra galassia dovrebbe contenere centinaia di piccole galassie nane in orbita attorno ad esso.

Tuttavia, ad oggi, ne abbiamo trovate solo poche decine, un numero significativamente inferiore a quello previsto dal modello. Una spiegazione è che molte di queste galassie sono estremamente deboli o che il processo di formazione stellare al loro interno è stato interrotto. Recentemente, i progressi nella tecnologia dei telescopi hanno individuato alcune di queste galassie mancanti, ma ne mancano ancora diverse per raggiungere il numero previsto. Queste osservazioni suggeriscono che l'idea che queste galassie siano troppo deboli per essere osservate sia corretta.

Encontrado a matéria

In un articolo pubblicato di recente, un gruppo di astronomi ha utilizzato i dati a raggi X dei telescopi XMM-Newton e Suzaku, insieme a dati ottici, per studiare il superammasso di Shapley. Questo superammasso è una delle più grandi strutture conosciute nell'Universo vicino, con circa 8.000 galassie. Utilizzando entrambi i telescopi per mappare regioni di debole emissione, lo studio ha individuato un filamento di gas che collega quattro ammassi.

Questo filamento ha una temperatura di circa 10 milioni di gradi Celsius, il che indica che l'idrogeno è ionizzato e difficile da osservare. Un'analisi dettagliata del filamento ha dimostrato che contiene una massa equivalente a circa 10 volte quella della Via Lattea e si estende per 23 milioni di anni luce, ovvero circa 230 volte più grande della Via Lattea. Gran parte di questa materia sarebbe la materia diffusa prevista nei modelli teorici, mai osservata prima.

Rete cosmica dell'Universo

Oltre a trovare una possibile soluzione al problema della materia mancante, le osservazioni contribuiscono anche a rispondere a un altro quesito. Il principale è che il filamento dimostra l'idea che gli ammassi di galassie siano connessi anche se distanti tra loro. Questo aiuta a chiarire la natura della rete cosmica dell'Universo, una rete invisibile di filamenti che struttura l'universo su larga scala.

I risultati finiscono per rafforzare il modello cosmologico standard e convalidare decenni di simulazioni cosmologiche effettuate al computer. Questo potrebbe confermare che la materia mancante può davvero essere nascosta in questi filamenti difficili da osservare. Alcune missioni, come la missione Euclid, stanno mappando la struttura e l'evoluzione di questa rete cosmica, il che contribuisce anche a indagare la natura della materia oscura.

Fonte della notizia

Migkaset et al. 2025 Detection of pure WHIM emission from a 7.2 Mpc long filament in the Shapley supercluster using X-ray spectroscopy Astronomy and Astrophysics