Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” riporta i risultati di uno studio sulla fusione in atto tra due ammassi galattici che stanno formando un unico nuovo ammasso catalogato come MACS J0018.5+1626, o semplicemente MACS J0018.5. Un team di ricercatori ha usato dati ottenuti da osservazioni risalenti anche a decenni fa condotte con vari telescopi spaziali e al suolo analizzandoli per disaccoppiare il comportamento di materia ordinaria e materia oscura.
Per misurare la velocità del gas intergalattico composto da materia normale hanno usato l’effetto Sunyaev-Zel’dovich (SZ) cinematico. La velocità della materia oscura è più o meno quella delle galassie. Il risultato è che la materia oscura si muove più rapidamente della materia normale. Si tratta di un risultato che offre indizi sulla materia oscura e sul suo comportamento utili negli studi sulla sua natura.
Gli ammassi galattici possono essere formati anche da migliaia di galassie che sono unite da legami gravitazionali generati dalla materia che le compone. Secono i modelli cosmologici attuali, solo il 15% di quella materia è barionica, cioè quella comune, mentre il rimanente 85% è composto dalla misteriosa materia oscura. Molti studi stanno cercando di far luce su di essa, in certi casi basandosi su modelli che non ne prevedono l’esistenza e spiegano in altri modi gli effetti gravitazionali osservati.
MACS J0018.5 è un ammasso galattico in fase di formazione dalla fusione tra due ammassi. Le forze gravitazionali in gioco sono colossali data la massa di materia che forma tutte le galassie coinvolte e il gas presente tra di esse. Si tratta di un caso utile per studiare come si comportano la materia barionica e la materia oscura.
Gli studi degli effetti gravitazionali generati dalla materia oscura indicano che galassie e materia oscura si comportano in modo simile nel corso di una collisione tra ammassi galattici. Il gas intergalattico interagisce anche a livello elettromagnetico e per questo motivo viene rallentato. L’effetto SZ cinematico permette di calcolare la velocità di quelle nubi di gas.
Per fare i calcoli, i ricercatori hanno usato dati raccolti in varie bande elettromagnetiche nel corso di molti anni con vari telescopi spaziali e al suolo. Jack Sayers del Caltech, il principale investigatore di questo studio, aveva condotto le prime osservazioni di MACS J0018.5 nel 2006 usando il Caltech Submillimeter Observatory (CSO), recentemente tolto dal suo sito sul monte Maunakea alle Hawaii per essere rilocato in Cile.
L’analisi dei dati e varie simulazioni del comportamento delle galassie e del gas intergalattico in MACS J0018.5 hanno permesso di comprendere passo dopo passo i processi in atto. Innanzitutto, ha permesso di stabilire che uno degli ammassi originali si sta muovendo verso la Via Lattea mentre l’altro si sta muovendo nella direzione opposta. Sembra banale ma già capire la direzione in cui si sta muovendo un ammasso galattico richiede sforzi notevoli e prolungati.
Alla fine, i ricercatori sono riusciti a disaccoppiare materia barionica e materia oscura per calcolare separatamente i loro movimenti. Emily Silich, principale autrice dello studio, ha paragonato questa situazione a uno scontro tra camion che trasportano sabbia: la materia oscura è come la sabbia e vola in avanti come conseguenza dello scontro.
I ricercatori sperano di condurre altri studi come questo per ottenere nuove informazioni sul comportamento della materia oscura. Lo studio riguardante MACS J0018.5 è un punto di partenza per studiare il diverso comportamento della materia oscura rispetto a quella barionica. Questo modo di studiare la materia oscura negli ammassi galattici può offrire nuovi indizi sulla sua natura.
Al momento, il modello Lambda-CDM è quello che descrive meglio la materia oscura. Tuttavia, finché non verranno trovare prove definitive della sua esistenza individuando le sue particelle o della sua inesistenza, ogni studio può essere potenzialmente decisivo in questo tipo di ricerca cosmologica.
