Materia oscura "diluita": è meno compatta di quanto ritenuto finora

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La materia oscura, enigmatica componente che rappresenta la maggior parte del contenuto di massa dell’Universo, è meno densa e più diluita nello spazio di quanto si pensasse finora. L’inattesa scoperta è stata ottenuta da un team internazionale di astronomi – tra cui alcuni dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) – grazie alle osservazioni del Telescopio VST (VLT Survey Telescope) dell’ESO svolte nell’ambito dell’estesa campagna di ricerca KiDS (Kilo Degree Survey). I risultati dell’indagine, pubblicati in un articolo sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, indicano una distribuzione della materia oscura nell’universo che sembra in disaccordo con quella emersa dalle osservazioni della missione Planck dell’ESA.

Il telescopio VLT Survey Telescope (VST), dotato di uno specchio principale di 2,6 metri di diametro e con un campo di vista di un grado quadrato, si trova all’Osservatorio Paranal dell’ESO nel deserto di Atacama (Cile settentrionale). Lo strumento è ospitato in una struttura in prossimità dei quattro telescopi che compongono il Very Large Telescope. VST è il più grande telescopio nel mondo dedicato alle campagne osservative del cielo nella luce visibileed è stato progettato e costruito dall’INAF-Osservatorio Astronomico di Capodimonte a Napoli nell’ambito di una Joint Venture tra INAF ed ESO

I dati analizzati coprono un’area di cielo assai ampia, pari a circa 2200 volte la dimensione apparente della Luna piena e raccolgono misure su quindici milioni di galassie effettuate con il VST, l’unico telescopio europeo in grado di effettuare su un grande campo di vista misure accurate in grado di evidenziare il cosiddetto lensing gravitazionale debole. Tale fenomeno permette di misurare la massa oscura nel cosmo a partire dall’effetto di distorsione che essa produce sulla luce emessa da galassie lontane. I risultati ottenuti dalla survey KiDS, i più accurati mai ottenuti con la tecnica del lensing gravitazionale debole, indicano che la materia oscura nell’universo tende a distribuirsi in maniera più omogenea di quanto si credesse. Un quadro significativamente diverso dalle conclusioni della missione Planck, che ha scandagliato l’Universo primordiale utilizzando il segnale a microonde proveniente da poche centinaia di migliaia di anni dopo il Big Bang. «La differenza delle tecniche sta proprio nel fatto che Planck non osserva la distribuzione della materia oscura “oggi” – afferma Mario Radovich dell’INAF di Padova, membro del board scientifico di KiDS – ma la ricava sulla base di un modello evolutivo, mentre il lensing riesce a vedere la distribuzione di massa così come è realmente distribuita nell’universo attuale».

Nicola R. Napolitano dell’INAF di Napoli, responsabile del team KiDS presso la struttura di ricerca partenopea, aggiunge: «Queste discrepanze rivelano che ci sono importanti dettagli nelle attuali teorie sull’evoluzione dell’Universo che devono essere aggiornate e che necessitano di ulteriori indagini, per esempio usando la strumentazione ancora più avanzata che entrerà in funzione dopo il 2020, come il satellite Euclid o il telescopio LSST, in cui c’è un importante interesse della comunità scientifica Italiana».

Il team Italiano di KiDS (http://kids.strw.leidenuniv.nl/index.php) è direttamente impegnato in altri studi fondamentali relativi alla ricerca degli ammassi di galassie, all’evoluzione delle galassie e alla ricerca di lenti gravitazionali forti.

Questa mappa della materia oscura dell’Universo è stata ottenuta dai dati della survey KiDS, usando il telescopio per survey del VLT all’Osservatorio dell’ESO al Paranal in Cile. Rivela una rete estesa di regioni dense (di colore chiaro) e vuote (di colore scuro). Questa è una delle cinque zone di cielo osservate da KiDS. La materia oscura, invisibile, è resa con una colorazione rosata, che copre un’area di cielo di circa 400 volte la dimensione della Luna piena. La ricostruzione dell’immagine è stata fatta analizzando la luce raccolta da più di due milioni e mezzo di galassie distanti, a più di 6 milliardi di anni luce da noi. Le immagini delle galassie osservate sono state deformate dall’attrazione gravitazionale della materia oscura mentre la loro luce ha viaggiato nell’Universo. Alcune regioni scure, con margini netti, sono chiaramente identificabili nell’immagine: corrispondono alle posizioni di stelle brillanti e altri oggetti vicini, che si interpongono alla nostra osservazione delle galassie più lontane e vengono perciò mascherate nelle mappe poiché non permettono la misura del segnale di lente gravitazionale in queste aree.
Crediti: Kilo-Degree Survey Collaboration/H. Hildebrandt & B. Giblin/ESO

Lo studio, a cui partecipano ricercatori oltre che dell’INAF anche delle Università di Bonn, Leida, Edimburgo, British Columbia, Groningen, Malta, Federico II di Napoli, Oxford e Swinburne, viene pubblicato sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society nell’articolo “KiDS-450: Cosmological parameter constraints from tomographic weak gravitational lensing” di H. Hildebrandt, M. Viola, C. Heymans, S. Joudaki, K. Kuijken, C. Blake, T. Erben, B. Joachimi, D. Klaes, L. Miller, C.B. Morrison, R. Nakajima, G. Verdoes Kleijn, A. Amon, A. Choi, G. Covone, J.T.A. de Jong, A. Dvornik, I. Fenech Conti, A. Grado, J. Harnois-Déraps, R. Herbonnet, H. Hoekstra, F. Köhlinger, J. McFarland, A. Mead, J. Merten, N. Napolitano, J.A. Peacock, M. Radovich, P. Schneider, P. Simon, E.A. Valentijn, J.L. van den Busch, E. van Uitert, L. Van Waerbeke.

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