La massa mancante, ricerca ai raggi X…

Alcuni scienziati hanno utilizzato la sonda Chandra insieme con XMM-Newton per individuare una vasta “riserva” di gas che si trova lungo una struttura a forma di “parete”, a circa 400 milioni di anni luce dalla Terra.

Nell’immagine riprodotta qui sotto, viene raffigurata una immaginaria “vista da vicino” del Muro di Sculptor. Nell’illustrazione si può ammirare la moltitudine di galassie di tipo ellittico e a spirale, insieme con il gas intergalattico oggetto di recentissima scoperta; quest’ultimo è mostrato in colore blu e fa parte del gas intergalattico caldo (in inglese, Warm Hot Intergalactic Medium, WHIM).

La scoperta è importante perché costituisce la più decisa evidenza finora disponibile, di come la “materia mancante” nell’universo vicino – lungi dall’apparire omogeneamente distribuita – sia localizzata in una enorme ragnatela di gas caldo diffuso.

Il "muro di Sculptor" con il fascio di luce proveniente dai dintorni del buco nero (Crediti: NASA/CXC/M.Weiss; Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang et al.)
Crediti: NASA/CXC/M.Weiss; Spectrum: NASA/CXC/Univ. of California Irvine/T. Fang et al.

Tutto semplice? Non proprio. Il fatto è che l’emissione in banda X da WHIM lungo questo “muro” è decisamente troppo debole per essere rilevata… Ma ecco il trucco! Che ti fanno questi ricercatori? Aggirano il problema, cercando segnali di assorbimento della luce che proviene dallo sfondo brillante, da parte dell’elusivo WHIM. Per questo obiettivo si servono appunto di Chandra e di XMM, effettuando un set di osservazioni “profonde”.

La sorgente di questa luminosità è un buco nero in rapida crescita, che si trova esattamente dietro il “muro”, ad una distanza da esso di circa due miliardi di anni luce. L’oggetto massiccio è mostrato in figura come una sorgente di fattezza stellare, con un raggio di luce che viaggia attraverso il Muro di Sculptor verso la Terra.

Nel box in alto a destra, viene invece mostrato uno spettro in banda X della sorgente; i punti in giallo corrispondono alle rilevazioni di Chandra, mentre la linea rossa rappresenta il miglior modello che si può ottenere per lo spettro, tenendo conto di tutti i dati sperimentali. Ecco il trucco, allora: guardando lo spettro si vede una “caduta” di segnale nella parte destra. Questo corrisponde all’assorbimento della radiazioni causato dagli atomi di ossigeno presenti nella elusiva WHIM. Le caratteristiche di questa “caduta” risultano peraltro pienamente compatibili con la distanza stimata del gas caldo, così come con la sua predetta temperatura e densità.

Questi risultati portano gli scienziati a ritenere come il gas che forma la WHIM sia presente in altre strutture a larga scala. La predizione è che circa metà della materia ordinaria (cioè quella composta da particelle come protoni ed elettroni, che costituisce in pratica il nostro mondo, ed è diversa dalla materia “oscura”) nell’universo locale si possa trovare proprio in forma di WHIM.

Chandra Press Release

Pubblicato da

Marco Castellani

Ricercatore astronomo, appassionato di letteratura, musica, computer e programmazione. Marito, papà  di quattro. http://www.marcocastellani.me

11 pensieri su “La massa mancante, ricerca ai raggi X…

  1. L' articolo appena postato sembra essere legato alle mie domande recenti: sbaglio o questa notevole scoperta, in qualche maniera, fa “diminuire” la necessità di materia oscura non barionica necessaria per spiegare la massa mancante? Si può perciò dire (almeno in maniera poetica) che grazie ad un buco nero è stata illuminata la materia oscura?
    Anche se posso sembrare ripetitivo, volevo ringraziarvi per questi splendidi aggiornamenti :-))

  2. Evvai! Io faccio sempre il tifo contro energia e materia oscura! Se si continua con queste scoperte si chiarirà (come pensospero) che non abbiam bisogni di “oscure forze” ma semplicemente ricalcolare o correggere i modelli.
    @Massimo: molto bella la tua “grazie ad un buco nero è stata illuminata la materia oscura”

  3. Grazie Giuseppe. Anch'io sono dell'idea che cercare in “elementi esotici” la soluzione, sia proprio una sorta di ultima spiaggia e forse, come ci insegna uno dei principi fisici a me molto cari bisogna cercare sempre le soluzioni più semplici ed eleganti. A presto.

  4. Caro Massimo,
    riguardo alla tua (giusta e pertinente) domanda, non sono un esperto del campo (nessuna pietà anche se sbaglio io!!), ma mi è sembrato di capire, leggendo la press release originale, che si trattasse piuttosto di una “partita interna” per così dire, alla materia barionica (c'è un cosmologo in sala?)… senza impatto su quella non barionica… ma appunto potrei essere smentito!
    Riguardo i complimenti, non c'è problema: ripetiti pure quanto vuoi, a noi fa solo piacere :-))

  5. Giustissimo, e condivido in linea di principio le vostre posizioni!
    Tuttavia, da quanto leggo, e da seminari e dialoghi con colleghi cosmologhi, mi pare che allo stato attuale rimuovere la materia oscura e l'energia oscura complicherebbe alquanto il quadro, invece di semplificarlo.. dunque forse è proprio il (sacrosanto) criterio di semplicità a farci optare per essa.. certo il fatto che non si sappia bene cosa sia, potrebbe essere un poco frustrante, lo ammetto… 😉

  6. Caro Marco, mi fai pensare che dovrò approfondire sulle WHIM e su molti altri argomenti di cosmologia/fisica e visto che sta sera probabilmente conoscerò di persona Sabrina, la stresserò con un sacco di domande. 😉

  7. Caro Massimo,
    da quanto la conosco, direi che Sabrina sarà contentissima di
    rispondere alle tue domande! E in effetti, anche a me è venuta una
    curiosità per la WHIM e altre cosette più legate alla cosmologia… ma
    è bello farsi venire queste domande, che spingono sempre più a
    conoscere e capire !!

    2010/5/13 Disqus <>:

  8. Ciao Marco, ieri sera ho partecipato al corso di astronomia dove finalmente ho incontrato Sabrina. Il relatore era il Prof. Giuliano Romano e con l'occasione ho potuto approfondire proprio l'argomento testè discusso. Effettivamente risulta difficile fare a meno di tale materia oscura, ma in più mi ha fatto sorgere una domanda alla quale non avevo pensato; ovvero se la materia oscura permea il cosmo in ogni luogo e la risposta è stata affermativa, per cui mi ha fatto giungere alla conclusione che probabilmente ce l'abbiamo sotto agli occhi, ma non riusciamo a vederla. Questo ci fa rendere conto di quanto poco sappiamo di quanto ci circonda e spesso cerchiamo lontano ciò che abbiamo vicino. 🙂

  9. Caro Massimo,
    la faccenda della materia oscura in effetti è affascinante, perché come ben dici tu, ci fa capire quanto poco ancora sappiamo dell'universo (ma io la trovo una cosa eccitante, non sconfortante, perché vuol dire che c'è tanto ancora da fare per la ricerca… e chissà quali bellissime scoperte sono dietro l'angolo!)
    Certo la materia oscura è abbastanza elusiva, per “definizione”. Anche capire quanta ce ne è nella zona locale dell'universo, come dici, sarebbe molto importante.. chiederemo lumi, in questo ahimè non sono un esperto (ma ho una grossa curiosità!)

    Sapevo del corso con il Prof. Romano, me l'aveva anticipato la mia coredattrice 🙂 Sicuramente sarà stato un bell'incontro!!

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