Astrofisica/ risolto il misero della massa mancante

Ci sono voluti circa vent’anni di ricerca, ma alla fine è stata trovata proprio dove e come la teoria aveva previsto. Stiamo parlando della massa mancante  ovvero della  materia ordinaria, di cui sono fatte le stelle, le galassie, i pianeti ed anche noi. Massa mancante (dal 30-40% in meno di quella osservabile)  che gli scienziati più scientificamente chiamano “barioni  mancanti”, particelle subatomiche che, guardando lontano nel tempo, sembravano scomparse negli ultimi dieci miliardi di vita dell’Universo.

Fino ad ora traccia della loro esistenza, la si poteva trovare nella radiazione di fondo cosmico (CMBR, Cosmic microwave background radiation), la radiazione elettromagnetica fossile lasciata dalla nascita dell’Universo secondo la teoria del Big Bang. Una sorta di foto, molto antica,  di un Universo completo (anche dei barioni scomparsi alla vista).telescopio-xmm-newton

 La scoperta è stata realizzata, da un gruppo internazionale  di ricercatori guidato da Fabrizio Nicastro dell’INAF  (Istituto Nazionale di Astrofisica) di Roma primo autore dell’articolo,   grazie all’osservazione più lunga mai realizzata di un singolo quasar da parte del telescopio XMM-Newton dell’ESA. I risultati dello studio sono pubblicati sull’ultimo numero della rivista Nature. “Si tratta – spiega Nicastro –  di atomi, in gran parte  primordiali arricchiti dal continuo feedback tra galassie e materia primigenia dell’Universo, che, in forma gassosa si trovano nello spazio fra le galassie, a temperature altissime, dell’ordine di milioni di gradi e molto difficili da osservare.

Ora, però,  grazie agli spettrometri che sono a bordo dei i due telescopi spaziali, uno dell’Agenzia spaziale europea ed uno della Nasa, siamo riusciti a vederla”. Stando ai modelli, i barioni “sfuggenti” si troverebbero lungo filamenti di gas che collegano tra loro le galassie, filamenti formati principalmente da idrogeno ionizzato.

Secondo Luigi Piro, astrofisico dell’Inaf e coautore dello studio, “questi barioni nel corso dell’evoluzione cosmologica vengono attirati e cadono sulla materia oscura. Questo li scalda talmente tanto che gli atomi si ionizzano, perdono gli elettroni, e diventano invisibili nella banda ottica e nell’infrarosso, ma  visibili nei raggi X”.  Già nel 2005 Nicastro, che allora lavorava al Centro di Astrofisica Harvard-Smithsonian  di Cambridge,  aveva ipotizzato quali potevano essere i nascondigli della massa mancante e, nel 2016, avvicinandosi sempre di più al risultato,  parlava della possibilità che questa materia invisibile potesse celarsi sotto le spoglie di una nebbia gassosa molto calda capace di assorbire la radiazione X di sorgenti lontane. Seguendo questa intuizione e utilizzando gli osservatori spaziali a raggi X, in grado di effettuare misure spettroscopiche ad alta risoluzione, gli astronomi hanno potuto, finalmente, puntare nella giusta direzione il telescopio XMM-Newton dell’ESA sul quasar 1ES 1553+113.

Grazie alle osservazioni pianificate dai ricercatori  tra il 2015 e il 2017, e a una serie di puntamenti precedenti, disponibili in archivio, il set di dati è arrivato a coprire in tutto tre settimane di osservazione continua: l’esposizione più lunga in assoluto su una singola sorgente di quel tipo. L’incredibile mole di informazioni spettroscopiche raccolta si è trasformata in una “radiografia” dettagliata del materiale che si trova tra noi e il quasar. Questo ha permesso ai ricercatori di scoprire una serie di deboli righe di assorbimento dovute alla presenza di enormi quantità di barioni nascosti nel materiale caldo e gassoso, che si estende anche per milioni di anni luce tra una galassia e l’altra.

“Le nostre osservazioni, giunte dopo diciotto anni di incessanti tentativi da parte di diversi gruppi di ricerca nel mondo, hanno finalmente individuato la materia ordinaria mancante dell’Universo”,  dice Fabrizio Nicastro. “La materia che abbiamo trovato è esattamente nella posizione e nella quantità predette dalla teoria, quindi – conclude –  possiamo dire di aver risolto uno dei più grandi misteri dell’astrofisica moderna: quella dei barioni mancanti”.

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