La composizione dell’universo rimane da decenni un enigma parziale, soprattutto per quanto riguarda la cosiddetta materia ordinaria, cioè quella composta da protoni, neutroni ed elettroni e diversa dalla materia oscura. Secondo i calcoli cosmologici, questa materia forma circa il 15% della massa totale nel cosmo. Eppure, quando gli scienziati osservano stelle, galassie e ammassi visibili, sembra che manchi quasi metà della materia ordinaria attesa. Nuovi dati raccolti da un gruppo internazionale di astronomi indicano che vaste nubi di idrogeno ionizzato, invisibili ai telescopi tradizionali finora, potrebbero contenere quella materia che fino ad oggi non si era riuscito a localizzare.
materia ordinaria e il problema del “mancato” 50%
Per lungo tempo, la ricerca cosmologica ha sottolineato l’anomalia che solo una parte della materia ordinaria prevista veniva effettivamente osservata attraverso strumenti ottici e radio. Stelle e galassie costituiscono infatti solo circa la metà della materia ordinaria calcolata dai modelli cosmologici che prendono come riferimento la radiazione di fondo a microonde proveniente dal Big Bang. Quel restante 50% ha fatto parlare di “materia mancante”. La difficoltà principale sta nell’identificare e quantificare gas diffusamente distribuiti nello spazio intergalattico, che non emettono luce visibile ma influenzano la radiazione di fondo cosmica.
nuove osservazioni e aloni di idrogeno
Le nuove osservazioni suggeriscono che l’idrogeno in forma gassosa, ionizzato e molto esteso, forma un alone ai bordi delle galassie sia vicine che lontane. Questi aloni risultano particolarmente deboli da rilevare direttamente. Per questo motivo sono rimasti finora nascosti ai rilevatori tradizionali. Il valore della materia di queste nubi di idrogeno ionizzato potrebbe coprire buona parte del “buco” di materia ordinaria segnalato nei decenni passati.
come sono state ottenute le nuove evidenze dalle osservazioni di desi e act
La ricerca ha sfruttato i dati provenienti da due strumenti situati in emisferi opposti: il Dark Energy Spectroscopic Instrument , posizionato in Arizona, e l’Atacama Cosmology Telescope , situato nel deserto cileno. Il DESI è stato usato per creare una vastissima raccolta di immagini, circa 7 milioni di galassie, che sono state poi analizzate insieme a misurazioni della radiazione cosmica di fondo rilevata dall’ACT.
tecnica di sovrapposizione dati
L’idea centrale è stata sovrapporre queste immagini per scoprire deboli segnali di idrogeno ionizzato. Queste nubi gassose influenzano la radiazione di fondo cosmica, dispersa e modificata nel suo percorso dai gas circostanti le galassie. Il gruppo di astronomi ha misurato quindi quanto le nubi appesantiscono o addirittura amplificano la radiazione osservata, un dato che prima mancava, proprio a causa della loro scarsa luminosità.
Questo metodo ha permesso di individuare estensioni del gas molto più ampie e frequenti di quanto immaginato, poiché la presenza di idrogeno ionizzato si manifesta attraverso effetti indiretti sulla radiazione piuttosto che con emissioni luminose classiche.
implicazioni per la comprensione dei buchi neri supermassicci
Oltre al contributo alla materia ordinaria mancante, la scoperta apre nuove prospettive sulla vita e il ruolo dei buchi neri supermassicci. Fino a poco tempo fa, si riteneva che questi oggetti al centro delle galassie attivassero getti di gas solo in fasi iniziali ben definite, ma non frequentemente nel tempo.
L’evidenza di vaste nubi di gas ionizzato, a volte a grande distanza dal centro galattico, suggerisce che i buchi neri attivi influenzano l’ambiente circostante molto più spesso di quanto ipotizzato. Le loro emissioni di energia sembrano spingere particelle di idrogeno nell’area circostante, creando grandi banchi di gas.
nuove sfide per i modelli cosmologici
Questa nuova visione porterà i cosmologi a rivedere modelli dinamici e processi fisici legati all’evoluzione delle galassie e dei loro nuclei. L’attività dei buchi neri, infatti, si riflette sul destino stesso delle galassie, incidendo su come la materia e l’energia si distribuiscono su scala cosmica.
prossimi sviluppi e impatto sulle teorie cosmologiche
I dati ottenuti rappresentano un punto di partenza per aggiornare le mappe cosmiche e i modelli che spiegano la struttura e la composizione dell’universo. Il lavoro proseguirà con l’inserimento delle nuove misure nell’ambito di strumenti teorici dedicati all’evoluzione galattica e all’espansione dell’universo.
La comprensione di quanto idrogeno occupi gli spazi tra le galassie potrà portare a una migliore stima della gravità e delle forze che regolano i moti intergalattici. Questi studi sono cruciali anche per calibrare future missioni spaziali e osservatori terrestri, che potrebbero ampliarne e completarne lo scenario.
Nel complesso vengono ridimensionati alcuni paradossi legati alla materia ordinaria, e si offre una chiave per interpretare la distribuzione e il ruolo del gas intergalattico nell’universo odierno, con ricadute anche per lo studio di fenomeni come l’espansione cosmica e la formazione di nuovi corpi celesti.