Comunicato Stampa

Un duro colpo alle teorie sulla Materia Oscura?

Una nuova ricerca trova una misteriosa mancanza di materia oscura nelle vicinanze del Sole

18 Aprile 2012

Lo studio finora più accurato del moto delle stelle nella Via Lattea non ha trovato alcuna evidenza di materia oscura in un ampio volume intorno al Sole. Secondo le teorie più accettate, le vicinanze del Sole dovrebbero essere piene di materia oscura, una misteriosa sostanza invisibile che può essere rivelata solo indirettamente attraverso l'attrazione gravitazionale che esercita. Ma un nuova ricerca da parte di un'equipe di astronomi in Cile ha scoperto che queste teorie semplicemente non sono in accordo con le osservazioni. Questo potrebbe significare che i tentativi di osservare direttamente le particelle di materia oscura sulla Terra sarebbero probabilmente di scarso successo.

Un'equipe di astronomi, utilizzando il telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO all'Osservatorio di La Silla dell'ESO, insieme ad altri telescopi, ha studiato il moto di più di 400 stelle fino a circa 13000 anni luce dal Sole. Da questi nuovi dati è stata poi calcolata la massa della materia nelle vicinanza del Sole, in un volume quattro volte più grande di quanto mai considerato prima.

"La quantità di massa che deriviamo si accorda bene con quello che vediamo - stelle, polvere e gas - nella regione intorno al Sole", dice il capo dell'equipe Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Cile). "Ma questo non lascia spazio per l'altro materiale - la materia oscura - che ci aspettavamo. I nostri calcoli mostrano che avrebbe dovuto apparire in modo molto chiaro nelle nostre misure. Ma non c'era proprio!".

La materia oscura è una sostanza misteriosa che non si vede, ma si mostra solo a causa della sua attrazione gravitazionale nei confronti della materia che la circonda. Questo ingrediente extra nel cosmo era stato originariamente proposto per spiegare perchè le parti esterne delle galassie, compresa la Via Lattea, ruotano così velocemente, ma la materia oscura ora è un componente essenziale delle teorie di formazione ed evoluzione delle galassie.

Oggi è comunemente accettato che questa componente oscura costituisca circa l'80% della massa dell'Universo [1], nonostante abbia resistito a tutti i tentativi di chiarirne la natura, che rimane appunto oscura. Tutti i tentativi di rivelare la materia oscura nei laboratori terrestri hanno finora fallito.

Misurando accuratamente il moto di molte stelle, in particolare quelle lontane dal piano della Via Lattea, l'equipe ha potuto procedere a ritroso per calcolare quanta materia sia presente [2]. I moti sono il risultato dell'attrazione gravitazionale reciproca di tutta la materia, che sia materia "normale", come le stelle, o materia oscura.

Gli attuali modelli astronomici che spiegano come le galassie si formano e come ruotano indicano che la Via Lattea è circondata da un alone di materia oscura. Essi non sono in grado di prevedere con esattezza la forma dell'alone, ma predicono l'esistenza di una quantità significativa di materia oscura nella regione attorno al Sole. Invece, solo una forma molto improbabile per l'alone di materia oscura -- per esempio molto allungata -- può spiegare la mancanza di materia oscura scoperta in questo nuovo studio [3].

I nuovi risultati significano anche che i tentantivi di rivelare la materia oscura sulla Terra, cercando di osservare le rare interazioni tra le particelle di materia oscura e quelle di materia "normale", sono probabilmente di scarso successo.

"Nonostante i nuovi risultati, la Via Lattea di sicuro ruota molto più velocemente di quanto la materia visibile possa spiegare da sola. Così, se la materia oscura non è presente dove ce l'aspettavamo, si deve trovare una nuova soluzione per il problema della massa mancante. I nostri risultati sono in contraddizione con i modelli correntemente accettati. Il mistero della materia oscura è appena divenuto ancora più misterioso. Future indagini, come la survey prevista dalla missione Gaia dell'ESA, saranno fondamentali per superare questo ostacolo.", conclude Christian Moni Bidin.

Note

[1] Secondo le teorie attuali, la materia oscura è circa l'83% della materia nell'Universo, mentre il rimanente 17% è formato da materia "normale". Una quantità molto maggiore di energia oscura sembra essere presente nell'Universo, ma non ci si aspetta che influisca sul moto delle stelle all'interno della Via Lattea.

[2] Le osservazioni sono state effettuate con lo spettrografo FEROS montato sul telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO, lo strumento Coralie sul telescopio svizzero da 1,2 metri Leonhard Euler, lo strumento MIKE sul telescopio Magellan II e lo spettrografo echelle sul telescopio Irene du Pont. I primi due telescopi si trovano all'Osservatorio di La Silla dell'ESO, mentre gli ultimi due sono all'Osservatorio di Las Campanas, entrambi in Cile. Sono state osservate per questo studio più di 400 giganti rosse, ad altezze molto diverse rispetto al piano della galassia, nella direzione del polo sud galattico.

[3] Le teorie prevedono che la quantità media di materia oscura nella zona della galassia che ospita il Sole dovrebbe essere di 0.4-1.0 chilogrammi di materia oscura per un volume pari a quello della Terra. Le nuove misure trovano 0.00±0.07 chilogrammi di materia oscura in un volume di quella dimensione.

Ulteriori Informazioni

Questa ricerca è presentata nell'articolo, “Kinematical and chemical vertical structure of the Galactic thick disk II. A lack of dark matter in the solar neighborhood”, di Moni-Bidin et al. che verrà pubblicato dalla rivista The Astrophysical Journal.

L'equipe è composta da C. Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Cile), G. Carraro (European Southern Observatory, Santiago, Cile), R. A. Méndez (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Cile) e R. Smith (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Cile).

Nel 2012 cade il 50^o anniversario della fondazione dell'ESO (European Southern Observatory, o Osservatorio Australe Europeo).  L'ESO è la principale organizzazione intergovernativa di Astronomia in Europa e l'osservatorio astronomico più produttivo al mondo. È sostenuto da 15 paesi: Austria, Belgio, Brasile, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Gran Bretagna, Italia, Olanda, Portogallo, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia, e Svizzera. L'ESO svolge un ambizioso programma che si concentra sulla progettazione, costruzione e gestione di potenti strumenti astronomici da terra che consentano agli astronomi di realizzare importanti scoperte scientifiche. L'ESO ha anche un ruolo di punta nel promuovere e organizzare la cooperazione nella ricerca astronomica. L'ESO gestisce tre siti osservativi unici al mondo in Cile: La Silla, Paranal e Chajnantor. Sul Paranal, l'ESO gestisce il Very Large Telescope, osservatorio astronomico d'avanguardia nella banda visibile e due telescopi per survey. VISTA, il più grande telescopio per survey al mondo, lavora nella banda infrarossa mentre il VST (VLT Survey Telescope) è il più grande telescopio progettato appositamente per produrre survey del cielo in luce visibile. L'ESO è il partner europeo di un telescopio astronomico di concetto rivoluzionario, ALMA, il più grande progetto astronomico esistente. L'ESO al momento sta progettando l'European Extremely Large Telescope o E-ELT (significa Telescopio Europeo Estremamente Grande), della classe dei 40 metri, che opera nell'ottico e infrarosso vicino e che diventerà "il più grande occhio del mondo rivolto al cielo".

Links

• Articolo scientifico: preprint di ApJ
• Immagini del telescopio da 2,2 metri dell'MPG/ESO
• Immagini del telescopio svizzero da 1,2 metri Leonhard Euler

Contatti

Christian Moni Bidin
Universidad de Concepción
Concepción, Chile
Tel.: +56 9 9210 3235
E-mail: cmbidin@astro-udec.cl

Giovanni Carraro
ESO
Santiago, Chile
E-mail: gcarraro@eso.org

René A. Méndez
Department of Astronomy, University of Chile
Santiago, Chile
E-mail: rmendez@u.uchile.cl

Rory Smith
Universidad de Concepción
Concepción, Chile
E-mail: rsmith@astro-udec.cl

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Questa è una traduzione del Comunicato Stampa dell'ESO eso1217.