Una "croce di Einstein" appena scoperta rivela l'esistenza di un alone gigante di materia oscura

Secondo la teoria della relatività generale di Einstein , la luce si curva attorno a oggetti con grandi masse, come le galassie. Questo a volte causa un fenomeno noto come lente gravitazionale , che aumenta la luminosità, amplifica e distorce la luce proveniente dagli oggetti retrostanti.

In rari casi, una lente gravitazionale può persino scomporre la luce che la attraversa e farla apparire più volte. Questo fenomeno è chiamato "croce di Einstein" per la forma che assumono queste ripetizioni di luce scomposte.

La croce di Einstein G2237+0305 osservata nel settembre 1990 dal telescopio spaziale Hubble.

FOTOGRAFIA: NASA, ESA E STSCI

Una nuova croce di Einstein è stata recentemente osservata e descritta in un articolo scientifico. La scoperta è stata fatta da un team di ricerca dell'Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), un telescopio spaziale situato nel nord del Cile, utilizzando i dati di osservazione di ALMA e di altri telescopi. La luce della croce proviene da HerS-3, una galassia situata a 11,6 miliardi di anni luce di distanza, con l'effetto di lente gravitazionale generato da quattro galassie giganti situate tra HerS-3 e la Terra. Queste galassie giganti si trovano a circa 7,8 miliardi di anni luce di distanza.

La lente gravitazionale non solo divide la sorgente luminosa, ma la ingrandisce, consentendo una visione dettagliata della sorgente luminosa dietro la lente. Grazie a questo, il team afferma che HerS-3 sembra essere una galassia starburst luminosa – una galassia in fase di formazione stellare esplosiva – e si è formata in un'epoca in cui la formazione stellare era al suo apice in tutto l'universo. HerS-3 ha anche un disco inclinato e rotante, dal cui centro il gas fuoriesce a un ritmo frenetico, afferma il team.

"Grazie a questo telescopio naturale, possiamo ingrandire regioni 10 volte più piccole della Via Lattea, distanti quasi 12 miliardi di anni luce, e nel processo dedurre materia nascosta alla luce del sole", ha affermato Hugo Mesias, coautore dello studio, in una dichiarazione .

A prima vista, la croce di Einstein di HerS-3 sembra essere stata creata esclusivamente dall'effetto di lente gravitazionale generato dalle quattro galassie giganti situate tra HerS-3 e la Terra. Tuttavia, utilizzando un modello preciso di lente gravitazionale, il team ha scoperto che la massa osservabile di queste quattro galassie giganti è insufficiente a spiegare la disposizione delle cinque immagini della croce: la loro massa semplicemente non è abbastanza grande da produrre l'effetto visivo osservato.

"L'unico modo per riprodurre la straordinaria configurazione che abbiamo osservato era aggiungere una componente invisibile e massiccia: un alone di materia oscura al centro del gruppo di galassie", ha affermato l'autore principale Pierre Cox, dell'Institut d'Astrophysique de Paris.

La luce rossastra nel riquadro a destra è una versione ingrandita della croce di Einstein di HerS-3. Gli oggetti luminosi (G1-G4) nel riquadro a sinistra sono le quattro galassie giganti che generano la lente gravitazionale. Il marcatore a stella giallo (DM) indica la posizione di un enorme alone di materia oscura nella popolazione di galassie che include le quattro galassie giganti.

FOTOGRAFIA: P. COX ET AL / ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / NOEMA

Un alone di materia oscura è una massa di materia oscura che si è assemblata spontaneamente per effetto gravitazionale. Si ritiene che la massa di questo alone che influenza la luce di HerS-3 sia diverse migliaia di miliardi di volte quella del Sole.

La materia oscura è un materiale che si ipotizza esista nello spazio, ma che non può essere osservato con la luce visibile; si ritiene che rappresenti circa l'85% della massa totale dell'universo. La croce di Einstein formata da HerS-3 potrebbe, spera il team di ricerca, fornire uno strumento unico per studiare l'influenza della materia oscura sulla formazione delle galassie nell'universo primordiale.

Questa storia è stata originariamente pubblicata su WIRED Japan ed è stata tradotta dal giapponese.