Scienziati localizzano la materia ordinaria mancante intorno alle galassie

Gli astronomi hanno finalmente localizzato la materia 'ordinaria' mancante dell'universo, risolvendo un mistero cosmico vecchio di decenni. Utilizzando osservazioni del telescopio Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME), i ricercatori hanno identificato nubi diffuse di gas caldo che circondano le galassie, che rappresentano la materia barionica che a lungo era sfuggita alla rilevazione. Questa materia ordinaria, composta da protoni e neutroni, era prevista dai modelli cosmologici ma non era stata osservata direttamente nelle quantità attese fino ad ora.

La scoperta influisce sulla nostra comprensione fondamentale della composizione dell'universo. La materia barionica – la sostanza di stelle, pianeti ed esseri viventi – costituisce solo circa il 5% dell'universo, con il resto costituito da materia oscura ed energia oscura. Tuttavia, anche all'interno di quella piccola frazione, quasi la metà non era stata contabilizzata nei censimenti di stelle e galassie. Le nubi di gas appena scoperte, estremamente diffuse e calde (circa 1 milione di gradi Celsius), circondano galassie come la Via Lattea e si estendono ben oltre i loro dischi visibili.

Questo è importante perché conferma una previsione chiave del modello standard della cosmologia, secondo cui la materia barionica dovrebbe essere distribuita in una rete di filamenti tra le galassie. Il telescopio CHIME, situato nella Columbia Britannica, Canada, ha rilevato la materia mancante osservando i lampi radio veloci (FRB) – brevi e potenti impulsi di onde radio provenienti da galassie lontane. Mentre questi FRB viaggiano attraverso il gas caldo, i loro segnali vengono ritardati a determinate frequenze, rivelando la presenza e la densità del gas.

Numeri specifici dello studio includono che la materia mancante è stata trovata nel mezzo circumgalattico (CGM) delle galassie, con densità coerenti con le aspettative teoriche. La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature, ha utilizzato dati del CHIME e del progetto Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment/Fast Radio Burst (CHIME/FRB). Il team ha analizzato 13 FRB per mappare la distribuzione degli elettroni lungo i loro percorsi, scoprendo che il CGM contiene abbastanza barioni per spiegare la frazione mancante.

Contesto: La ricerca dei barioni mancanti è in corso da oltre 20 anni. Tentativi precedenti utilizzando osservazioni a raggi X e ultravioletti avevano trovato solo circa la metà dei barioni previsti nell'universo locale. Il telescopio CHIME, che ha iniziato le operazioni nel 2017, è stato progettato per mappare l'idrogeno neutro e rilevare FRB, rendendolo particolarmente adatto per questo compito.

Prossimi passi: I ricercatori prevedono di utilizzare più FRB per affinare le loro misurazioni e mappare la materia mancante in maggiore dettaglio. Futuri telescopi come lo Square Kilometre Array (SKA) potrebbero confermare ulteriormente questi risultati ed esplorare il ruolo del CGM nell'evoluzione delle galassie. Questa scoperta apre anche nuove strade per lo studio della struttura su larga scala dell'universo e dei processi che governano la formazione delle galassie.