Hubble individua CDG-2, una galassia fantasma composta al 99% da materia oscura

Il telescopio spaziale Hubble della NASA ha identificato un elusivo oggetto celeste noto come CDG-2, una galassia a bassa luminosità superficiale che rimane quasi invisibile alle osservazioni tradizionali. Situata a circa 300 milioni di anni luce di distanza nell'ammasso di Perseo, questa rara galassia "fantasma" è composta per circa il 99% da materia oscura, sfidando i modelli esistenti su come le galassie nascono e si sostengono. A differenza delle tipiche galassie che brillano intensamente con miliardi di stelle, CDG-2 contiene solo una sparsa diffusione di deboli popolazioni stellari, rendendolo uno degli oggetti più pesantemente dominati dalla materia oscura mai registrati dagli astronomi.

Cos'è CDG-2 e perché è quasi invisibile?

CDG-2 (Candidate Dark Galaxy-2) è una galassia ultra-diffusa a bassa luminosità superficiale, quasi invisibile perché emette pochissima luce stellare rispetto alle sue enormi dimensioni. Mentre una galassia tipica è definita dalle sue stelle luminose, il 99% della massa di CDG-2 è costituita da materia oscura, una sostanza invisibile che non emette, assorbe né riflette la luce, lasciando che la galassia appaia come un tenue bagliore spettrale nelle immagini dello spazio profondo.

Le caratteristiche fisiche di CDG-2 sono notevolmente estreme rispetto alla Via Lattea o ad altre galassie a spirale luminose. Le analisi preliminari condotte dai ricercatori suggeriscono che CDG-2 possieda la luminosità totale di circa 6 milioni di stelle simili al Sole, una quantità minuscola per una galassia della sua scala gravitazionale. Gran parte della sua materia barionica "normale" — nello specifico l'idrogeno gassoso necessario per innescare la formazione di nuove stelle — è stata probabilmente strappata via da intense interazioni gravitazionali con altre galassie massicce all'interno dell'ammasso di Perseo. Questa "deprivazione" ambientale ha lasciato la galassia con una popolazione stellare scheletrica, dominata quasi interamente dal suo invisibile alone di materia oscura.

Cosa sono gli ammassi globulari e in che modo aiutano a rilevare le galassie oscure?

Gli ammassi globulari sono gruppi densi e compatti di stelle antiche legate gravitazionalmente tra loro, che fungono da affidabili "traccianti" per la massa invisibile nell'universo. Poiché questi ammassi sono strettamente raggruppati e resistenti allo smembramento causato dalle forze mareali, la loro presenza in un gruppo ristretto indica un'ancora gravitazionale massiccia e invisibile — nello specifico la materia oscura — che li tiene in posizione nonostante la mancanza di stelle visibili.

La metodologia utilizzata per identificare CDG-2 rappresenta una svolta significativa nell'astronomia extragalattica. Guidato da David Li dell'Università di Toronto, il team di ricerca ha impiegato tecniche statistiche avanzate per cercare raggruppamenti serrati di questi ammassi. Utilizzando immagini ad alta risoluzione del telescopio spaziale Hubble, dell'osservatorio Euclid dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) e del telescopio Subaru alle Hawaii, gli astronomi hanno confermato una collezione di quattro ammassi globulari nell'ammasso di Perseo. "Questa è la prima galassia rilevata esclusivamente attraverso la sua popolazione di ammassi globulari", ha affermato Li, osservando che questi ammassi rappresentano circa il 16% della luce visibile della galassia.

Potrebbero esserci altre galassie oscure non ancora scoperte?

Gli astrofisici ritengono che potrebbe esserci una vasta popolazione non scoperta di galassie oscure nascoste all'interno della rete cosmica, poiché CDG-2 è probabilmente solo la "punta dell'iceberg". Con l'espansione delle mappature del cielo, i ricercatori utilizzano sempre più il machine learning e la modellazione statistica per identificare questi sistemi furtivi che in precedenza erano sfuggiti al rilevamento a causa dei limiti della sensibilità telescopica tradizionale.

La scoperta di CDG-2 ha implicazioni significative per la nostra comprensione della formazione galattica e della distribuzione della materia oscura. Secondo le teorie tradizionali sulla formazione stellare, una galassia con una densità di stelle così bassa dovrebbe faticare a mantenere la propria integrità strutturale. Tuttavia, la presenza schiacciante di materia oscura fornisce il "collante" gravitazionale necessario per impedire che la galassia venga distrutta dalle massicce forze mareali dell'ammasso di Perseo. L'esistenza di CDG-2 suggerisce che:

• Gli aloni di materia oscura possono esistere quasi senza massa stellare di accompagnamento.
• Gli ammassi di galassie possono ospitare migliaia di galassie "fantasma" attualmente troppo deboli per essere viste.
• I modelli standard di evoluzione galattica potrebbero dover tenere conto di processi di stripping ambientale più diversificati.

Sfidare le fondamenta dell'evoluzione galattica

La sopravvivenza strutturale di CDG-2 in un ambiente ad alta densità come l'ammasso di Perseo suggerisce che il nostro attuale censimento dell'universo è incompleto. Se CDG-2 è rappresentativo di una classe più ampia di oggetti, ciò implica che l'"anello mancante" tra gli aloni di materia oscura e le galassie visibili potrebbe essere più comune di quanto si pensasse un tempo. Questa scoperta, pubblicata su The Astrophysical Journal Letters, fornisce un nuovo laboratorio per testare la natura delle particelle di materia oscura, poiché la densità e la distribuzione della materia all'interno di CDG-2 offrono indizi su come questa misteriosa sostanza si comporta nel corso di miliardi di anni.

Direzioni future nella ricerca dello spazio profondo

Guardando al futuro, la ricerca di galassie a bassa luminosità superficiale entrerà in un'era di alta precisione con l'impiego di osservatori di nuova generazione. Mentre il telescopio spaziale Hubble continua a fornire i dati ad alta risoluzione necessari per identificare gli ammassi globulari, le prossime missioni come il Nancy Grace Roman Space Telescope della NASA e l'osservatorio Vera C. Rubin condurranno mappature a campo largo in grado di trovare migliaia di candidate galassie oscure. Queste missioni permetteranno agli scienziati di mappare la distribuzione della materia oscura con un'accuratezza senza precedenti, avvicinandoci alla risoluzione di uno dei più grandi misteri della fisica moderna.

Il telescopio spaziale Hubble, una collaborazione tra NASA ed ESA, rimane all'avanguardia in questa ricerca. Gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA con le operazioni scientifiche guidate dallo Space Telescope Science Institute (STScI), i tre decenni di servizio di Hubble continuano a ridefinire i confini dell'universo osservabile. Identificando oggetti come CDG-2, Hubble fornisce le prove empiriche necessarie per colmare il divario tra la cosmologia teorica e le stelle visibili che popolano il nostro cielo notturno.