Subaru mappa con accuratezza la materia oscura

Pubblicati i dati preliminari della campagna osservativa realizzata con la Hyper Suprime-Cam del telescopio Subaru: potremmo dover rivedere i modelli cosmologici

Immagine dell’Hyper Suprime-Cam di un alone di materia oscura altamente significativo rilevato attraverso la tecnica della lente gravitazionale debole. Crediti: NAOJ

Immagine dell’Hyper Suprime-Cam di un alone di materia oscura altamente significativo rilevato attraverso la tecnica della lente gravitazionale debole. Crediti: NAOJ

Elisa Nichelli 5 marzo 2018

La gigantesca camera Hyper Suprime-Cam montata sul telescopio Subaru ha ottenuto la mappa più accurata di sempre della distribuzione di materia oscura. Il risultato, presentato su Publications of the Astronomical Society of Japan, è stato ottenuto sfruttando osservazioni di lenti gravitazionali deboli e mostra che il numero di aloni di materia oscura potrebbe non essere consistente con le previsioni teoriche.


Il fatto che circa 8 miliardi di anni fa il nostro Universo abbia iniziato ad espandersi accelerando è cosa nota da una ventina di anni. Per spiegare questa accelerazione abbiamo bisogno di un ingrediente nuovo per il cosmo, in grado di respingere tra loro le galassie. A questo scopo viene utilizzata la famosa costante cosmologica Lambda, che insieme ad altri assunti teorici compone il quadro attualmente più accreditato per spiegare nascita ed evoluzione dell’Universo: il modello Lambda Cold Dark Matter (LCDM, ovvero Lambda e materia oscura fredda). Questo modello è supportato da numerose evidenze osservative, ma rimangono varie questioni aperte, sia sulla natura dell’accelerazione in corso, sia su quella della materia oscura.


Allo scopo di ricostruire la storia di espansione dell’Universo, il team di ricercatori ha utilizzato la potente camera Hyper Suprime-Cam per indagare le fluttuazioni di densità della materia oscura. Le immagini delle galassie più distanti, infatti, risultano distorte dalla presenza di materia oscura in primo piano, e analizzando la distorsione prodotta è possibile ricostruire la distribuzione di materia altrimenti invisibile. Si tratta di misure molto complesse, che richiedono grande precisione, dato che le sorgenti interessate sono tipicamente deboli e le distorsioni molto piccole. La strategia pianificata dal team di scienziati prevede una campagna osservativa a grande campo, di cui ad oggi è stato completato circa il 60%. I risultati presentati nell’articolo si riferiscono solo all’11% della mappa finale, ma sono già molto più dettagliati e ampi di quanto avevamo fino ad ora.


I dati sono stati raccolti in cinque diversi filtri di colore, poiché combinandoli è possibile ottenere una stima delle distanze delle galassie sullo sfondo. Una volta ottenuta la misura di distanza delle galassie lontane, la distribuzione tridimensionale di materia oscura può essere ricavata utilizzando metodi tomografici. Le osservazioni presentate coprono 30 gradi quadrati di cielo, e permettono di ricostruire una mappa che va da 1.3 miliardi a circa 8 miliardi di anni luce da noi. È la prima volta che siamo in grado di ricostruire l’evoluzione della materia oscura e di osservare l’aumento nel tempo del numero di aloni. Tale numero sembra essere inferiore a quello previsto dal modello LCDM, e questo potrebbe voler dire che dobbiamo considerare un’alternativa alla costante cosmologica. Al momento, però, la significatività statistica delle misure è ancora limitata, ma testare il modello di LCDM è fondamentale, perché da questi test potrebbero emergere indizi per spiegare in maniera alternativa l’espansione accelerata dell’Universo. Nei prossimi mesi, quando la campagna osservativa proseguirà ampliandosi, sarà possibile confermare o confutare la discrepanza tra osservazioni e modelli.